ES2899238T3 - Steel strip, sheet or blank for producing a hot-formed part, part and method for hot-forming a blank into a part - Google Patents

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Abstract

Tira, lámina o pieza en bruto de acero para producir piezas conformadas en caliente que tienen la siguiente composición en % en peso: C: 0,03 - 0,17, Mn: 0,65 - 2,50, Cr: 0,2 -2,0, Ti: 0,01 - 0,10, Nb: 0,01-0,10, B: 0,0005-0,005, N: <= 0,01, en donde Ti/N >= 3,42, y opcionalmente uno o más de los elementos seleccionados entre: Si: <= 0,1, Mo: <= 0,1, Al: <= 0,1, Cu: <= 0,1, P: :<= 0,03, S: <= 0,025, O: <= 0,01, V: <= 0,15, Ni: <= 0,15 Ca: <= 0,15 el resto es hierro e impurezas inevitables.Steel strip, sheet or blank for producing hot-formed parts having the following composition in % by weight: C: 0.03 - 0.17, Mn: 0.65 - 2.50, Cr: 0.2 -2.0, Ti: 0.01-0.10, Nb: 0.01-0.10, B: 0.0005-0.005, N: <= 0.01, where Ti/N >= 3, 42, and optionally one or more of the elements selected from: Si: <= 0.1, Mo: <= 0.1, Al: <= 0.1, Cu: <= 0.1, P: :<= 0.03, S: <= 0.025, O: <= 0.01, V: <= 0.15, Ni: <= 0.15 Ca: <= 0.15 the rest is iron and unavoidable impurities.

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Tira, lámina o pieza en bruto de acero para producir una pieza conformada en caliente, pieza y método para conformar en caliente una pieza en bruto en una piezaSteel strip, sheet or blank for producing a hot-formed part, part and method for hot-forming a blank into a part

La presente invención se refiere a una tira, lámina o pieza en bruto de acero para producir una pieza conformada en caliente; una pieza conformada en caliente; y un método para producir una pieza conformada en caliente.The present invention relates to a steel strip, sheet or blank for producing a hot-formed part; a hot-formed piece; and a method for producing a hot-formed part.

Existe una demanda creciente de aleaciones de acero que permitan la reducción del peso de las piezas de automóviles para reducir el consumo de combustible, mientras que proporcionan al mismo tiempo una mejor protección a los pasajeros.There is a growing demand for steel alloys that allow the weight reduction of car parts to reduce fuel consumption, while at the same time providing better protection for passengers.

Con el fin de cumplir con los requisitos de la industria automotriz en términos de propiedades mecánicas mejoradas, tal como mejor resistencia a la tracción, absorción de energía, funcionabilidad, ductilidad y dureza, se han desarrollado procesos de conformado en frío y conformado en caliente para producir aceros que cumplan con estos requisitos.In order to meet the requirements of the automotive industry in terms of improved mechanical properties, such as better tensile strength, energy absorption, workability, ductility and toughness, cold forming and hot forming processes have been developed for produce steels that meet these requirements.

En los procesos de conformado en frío, el acero se transforma en un producto a casi temperatura ambiente. Los productos de acero producidos de esta manera son, por ejemplo, aceros de doble fase (DP) que tienen una microestructura ferrítico-martensítica. Aunque estos aceros DP muestran una alta resistencia a la tracción máxima, su capacidad de flexión y límite de elasticidad son bajos, lo que no es deseable ya que reduce el rendimiento en caso de choque.In cold forming processes, steel is transformed into a product at almost room temperature. Steel products produced in this way are, for example, dual phase (DP) steels having a ferritic-martensitic microstructure. Although these DP steels show high ultimate tensile strength, their bending capacity and yield strength are low, which is undesirable as it reduces crash performance.

En los procesos de conformado en caliente, los aceros se calientan más allá de su temperatura de recristalización y se enfrían para obtener las propiedades deseadas del material, generalmente mediante una transformación martensítica. Los conceptos básicos de la técnica de conformado en caliente y las composiciones de acero adaptadas para su uso ya se describieron en el documento GB1490535. El documento WO2015/144318 describe un método para conformar en caliente una pieza mediante el uso de una pieza en bruto de acero recubierta usada en la industria automotriz, por ejemplo, carrocería en blanco de vehículos automotores.In hot forming processes, steels are heated beyond their recrystallization temperature and cooled to obtain desired material properties, usually through a martensitic transformation. The basic concepts of the hot forming technique and the steel compositions adapted for its use have already been described in GB1490535. WO2015/144318 describes a method for hot forming a part by using a coated steel blank used in the automotive industry, for example motor vehicle body blanks.

Un acero que se usa típicamente para el conformado en caliente es el acero 22MnB5. Este acero al boro se puede calentar en un horno y generalmente se austenitiza entre 870-940 °C, se transfiere del horno a la herramienta de conformación y se estampa en la geometría de la pieza deseada, mientras que la pieza se enfría al mismo tiempo. La ventaja de tales piezas de acero al boro producidas de esta manera es que muestran una alta resistencia a la tracción máxima para la resistencia a los choques anti-intrusiva debido a su microestructura completamente martensítica, pero al mismo tiempo muestran una baja ductilidad y capacidad de flexión que a su vez da como resultado una limitada dureza y, por lo tanto, una resistencia a los choques de absorción deficiente de energía de impacto.A steel that is typically used for hot forming is 22MnB5 steel. This boron steel can be heated in a furnace and is typically austenitized between 870-940°C, transferred from the furnace to the forming tool and stamped into the desired part geometry, while the part is simultaneously cooled. . The advantage of such boron steel parts produced in this way is that they show a high maximum tensile strength for anti-intrusive impact resistance due to their completely martensitic microstructure, but at the same time they show low ductility and resistance to wear. flexing which in turn results in limited toughness and therefore poor shock absorption of impact energy.

La medición de la resistencia a la fractura es una herramienta útil para indicar la absorción de energía de impacto de los aceros. Cuando los parámetros de resistencia a la fractura son altos, generalmente se obtiene un buen comportamiento al choque.Measurement of fracture toughness is a useful tool to indicate the impact energy absorption of steels. When the fracture toughness parameters are high, good shock behavior is generally obtained.

En vista de lo anterior, será evidente que existe la necesidad de piezas de acero que muestren una excelente resistencia a la tracción máxima y, al mismo tiempo, una excelente ductilidad y capacidad de flexión, y a su vez una excelente absorción de energía de choque.In view of the foregoing, it will be apparent that there is a need for steel parts exhibiting excellent ultimate tensile strength and, at the same time, excellent ductility and bending ability, and in turn excellent shock energy absorption.

Por lo tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar una tira, lámina o pieza en bruto de acero que se pueda conformar en caliente en una pieza que tenga una combinación de excelente resistencia a la tracción, ductilidad y capacidad de flexión, y proporcionar de esta manera una excelente absorción de energía de choque en comparación a los aceros convencionales conformados en frío y en caliente.Therefore, it is an object of the present invention to provide a hot-formable steel strip, sheet or blank having a combination of excellent tensile strength, ductility and bendability, and to provide in this way an excellent shock energy absorption compared to conventional hot and cold formed steels.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar una pieza conformada en caliente que se produce a partir de una tira, lámina o pieza en bruto de acero de este tipo, y el uso de dicha pieza conformada en caliente como pieza estructural de un vehículo.Another object of the present invention is to provide a hot-formed part which is produced from such a steel strip, sheet or blank, and the use of said hot-formed part as a structural part of a vehicle.

Otro objeto más de la presente invención es proporcionar un método para conformar en caliente una pieza en bruto de acero en una pieza.Yet another object of the present invention is to provide a method for hot forming a steel blank in one piece.

Se ha descubierto ahora que estos objetivos pueden establecerse cuando se usa un acero de baja aleación que contiene, además de carbono, manganeso, cromo, titanio y nitrógeno, cantidades relativamente pequeñas de niobio y boro.It has now been discovered that these objectives can be achieved when using a low alloy steel containing, in addition to carbon, manganese, chromium, titanium and nitrogen, relatively small amounts of niobium and boron.

En consecuencia, la presente invención se refiere a una tira, lámina o pieza en bruto de acero para producir piezas conformadas en caliente como se describe en la reivindicación 1 adjunta. Accordingly, the present invention relates to a steel strip, sheet or blank for producing hot-formed parts as described in appended claim 1.

La pieza conformada en caliente producida a partir de la tira, lámina o pieza en bruto de acero de acuerdo con la presente invención muestra una combinación mejorada de resistencia a la tracción, ductilidad y capacidad de flexión y, de esta manera, dureza al impacto en comparación con los aceros al boro convencionales conformados en caliente.The hot-formed part produced from the steel strip, sheet or blank in accordance with the present invention exhibits an improved combination of tensile strength, ductility and bendability and thus impact toughness in compared to conventional hot-formed boron steels.

Se tienen en cuenta dos componentes automotrices para estos aceros, específicamente, las barras longitudinales frontales y el pilar B. Para el frontal longitudinal, actualmente se usa un acero de doble fase (DP800) conformado en frío y para el pilar B se usa acero 22MnB5 estampado en caliente. El acero DP tiene una menor absorción de energía, y mediante el uso de un acero de mayor resistencia (Máxima Resistencia a la Tracción> 800 MPa) se permitirá un mayor ahorro de peso mediante la reducción del calibre y una mayor seguridad de los pasajeros mediante una mayor absorción de energía de choque. Por otra parte, para el pilar B, una solución usada actualmente es mediante el uso de dos tipos de aceros: acero de resistencia ultra alta (-1500 MPa) 22MnB5 para la pieza superior y un acero de resistencia inferior (500 MPa) para la pieza inferior. Las dos piezas en bruto de acero se unen mediante soldadura láser antes del estampado en caliente y luego la preforma híbrida se estampa en el pilar B. Mediante el uso de esta solución, durante el choque, la parte superior resiste la intrusión mientras que la parte inferior absorbe energía debido a su alta ductilidad. La invención actual ofrece un mejor rendimiento y un potencial de ahorro de peso: el acero de mayor resistencia inventado puede reemplazar el acero de menor resistencia de la pieza inferior con una mayor capacidad de absorción de energía.Two automotive components are considered for these steels, specifically, the front longitudinal bars and the B-pillar. For the longitudinal front, a cold-formed dual-phase (DP800) steel is currently used and 22MnB5 steel is used for the B-pillar. hot stamping. DP steel has a lower energy absorption, and by using a higher strength steel (Maximum Tensile Strength > 800 MPa) it will allow greater weight savings through gauge reduction and increased passenger safety through greater absorption of shock energy. On the other hand, for the B-pillar, a currently used solution is through the use of two types of steel: ultra-high-strength steel (-1500 MPa) 22MnB5 for the upper part and a lower-strength steel (500 MPa) for the lower part. bottom piece. The two steel blanks are joined by laser welding before hot stamping and then the hybrid preform is stamped on the B-pillar. By using this solution, during the crash, the upper part resists intrusion while the lower part bottom absorbs energy due to its high ductility. The current invention offers better performance and weight-saving potential: the higher-strength steel invented can replace the lower-strength steel of the lower part with a higher energy-absorbing capacity.

Preferentemente, la tira, lámina o pieza en bruto de acero para producir piezas conformadas en caliente como se describe anteriormente tiene la siguiente composición en % en peso:Preferably, the steel strip, sheet or blank for producing hot-formed parts as described above has the following composition in % by weight:

C: 0,05 - 0,17, preferentemente 0,07 - 0,15, y/oC: 0.05 - 0.17, preferably 0.07 - 0.15, and/or

Mn: 1,0 - 2,1, preferentemente 1,2 -1,8, y/oMn: 1.0 - 2.1, preferably 1.2 - 1.8, and/or

Cr: 0,5 -1,7, preferentemente 0,8 -1,5 y/oCr: 0.5 -1.7, preferably 0.8 -1.5 and/or

Ti: 0,015 - 0,07, preferentemente 0,025 - 0,05, y/oTi: 0.015 - 0.07, preferably 0.025 - 0.05, and/or

Nb: 0,02 - 0,08, preferentemente 0,03 - 0,07, y/oNb: 0.02 - 0.08, preferably 0.03 - 0.07, and/or

B: 0,0005 - 0,004, preferentemente 0,001 - 0,003 y/oB: 0.0005 - 0.004, preferably 0.001 - 0.003 and/or

N: 0,001 - 0,008, preferentemente 0,002 - 0,005N: 0.001 - 0.008, preferably 0.002 - 0.005

y opcionalmente uno o más de los elementos seleccionados entre:and optionally one or more of the elements selected from:

Si: < 0,1, preferentemente < 0,05,If: < 0.1, preferably < 0.05,

Mo: < 0,1, preferentemente < 0,05,Mo: <0.1, preferably <0.05,

Al: <0,1, preferentemente < 0,05,Al: <0.1, preferably <0.05,

Cu: < 0,1, preferentemente < 0,05,Cu: < 0.1, preferably < 0.05,

P: :< 0,03, preferentemente < 0,015P: :< 0.03, preferably < 0.015

S: < 0,025, preferentemente < 0,01S: <0.025, preferably <0.01

O: < 0,01, preferentemente < 0,005,Or: < 0.01, preferably < 0.005,

V: <0,15, preferentemente < 0,05,V: <0.15, preferably <0.05,

Ca: < 0,01Ca: <0.01

el resto es hierro e impurezas inevitables.the rest is iron and unavoidable impurities.

Se agrega carbono para asegurar buenas propiedades mecánicas. Se añade C en una cantidad de 0,03 % en peso o más para lograr una alta resistencia y aumentar la templabilidad del acero. Cuando se agrega demasiado carbono, existe la posibilidad de que la dureza y la soldabilidad de la lámina de acero se deterioren. La cantidad de C usada de acuerdo con la invención está por lo tanto en el intervalo de 0,03 - 0,17 % en peso, preferentemente en el intervalo de 0,05 - 0,17 % en peso, y con mayor preferencia en el intervalo de 0,07 - 0,15 % en peso.Carbon is added to ensure good mechanical properties. C is added in an amount of 0.03% by weight or more to achieve high strength and increase hardenability of steel. When too much carbon is added, there is a possibility that the hardness and weldability of the steel sheet will deteriorate. The amount of C used according to the invention is therefore in the range of 0.03 - 0.17% by weight, preferably in the range of 0.05 - 0.17% by weight, and more preferably in the range of 0.05 - 0.17% by weight. the range of 0.07-0.15% by weight.

Se usa manganeso porque promueve la templabilidad y fortalece la solución sólida. El contenido de Mn es de al menos 0,65 % en peso para proporcionar un refuerzo adecuado de la solución sólida de sustitución y una templabilidad adecuada por enfriamiento rápido, minimizando al mismo tiempo la segregación de Mn durante la fundición y manteniendo un equivalente de carbono suficientemente bajo para las técnicas de soldadura por puntos de resistencia automotriz. Además, el Mn es un elemento útil para reducir la temperatura de Ac3. Un contenido más alto de Mn es ventajoso para reducir la temperatura necesaria para el conformado en caliente. Cuando el contenido de Mn excede el 2,5 % en peso, la lámina de acero puede sufrir de mala soldabilidad y malas características de laminación en caliente y en frío que afectan la procesabilidad del acero. La cantidad de Mn usada de acuerdo con la invención está en el intervalo de 0,65 - 2,5 % en peso, preferentemente en el intervalo de 1,0 - 2,1 % en peso, y con mayor preferencia en el intervalo de 1,2 - 1,8 % en peso.Manganese is used because it promotes hardenability and strengthens the solid solution. Mn content is at least 0.65% by weight to provide adequate replacement solid solution strengthening and quench hardenability while minimizing Mn segregation during casting and maintaining a carbon equivalent Low enough for automotive resistance spot welding techniques. Furthermore, Mn is a useful element for lowering the temperature of Ac3. A higher content of Mn is advantageous in reducing the temperature required for hot forming. When the content of Mn exceeds 2.5% by weight, the steel sheet may suffer from poor weldability and poor hot and cold rolling characteristics that affect the processability of the steel. The amount of Mn used according to the invention is in the range of 0.65 - 2.5% by weight, preferably in the range of 1.0 - 2.1% by weight, and more preferably in the range of 1.2 - 1.8% by weight.

El cromo mejora la templabilidad del acero y facilita evitar la formación de ferrita y/o perlita durante el enfriamiento por prensa. Al respecto, se observa que la presencia de ferrita y/o perlita en la microestructura es perjudicial para las propiedades mecánicas de la microestructura objetivo en esta invención. La cantidad de Cr usada en la invención está en el intervalo de 0,2 - 2,0 % en peso, preferentemente en el intervalo de 0,5 - 1,7 % en peso, con mayor preferencia en el intervalo de 0,8 -1,5 % en peso. Chromium improves the hardenability of the steel and makes it easier to avoid the formation of ferrite and/or pearlite during press cooling. In this regard, it is observed that the presence of ferrite and/or pearlite in the microstructure is detrimental to the mechanical properties of the objective microstructure in this invention. The amount of Cr used in the invention is in the range of 0.2 - 2.0% by weight, preferably in the range of 0.5 - 1.7% by weight, more preferably in the range of 0.8 -1.5% by weight.

Preferentemente, el manganeso y el cromo se usan en una cantidad tal que Mn Cr < 2,7, preferentemente Mn Cr está en el intervalo de 0,5 - 2,5, y con mayor preferencia Mn Cr está en el intervalo de 2,0 - 2,5.Preferably manganese and chromium are used in an amount such that Mn Cr < 2.7, preferably Mn Cr is in the range of 0.5 - 2.5, and more preferably Mn Cr is in the range of 2, 0 - 2.5.

Se añade titanio para formar precipitados de TiN para eliminar el N a altas temperaturas mientras se enfría el acero fundido. La formación de TiN prohíbe la formación de B3N4 a temperaturas más bajas para que B, que también es un elemento esencial para esta invención, se vuelva más efectivo. Estequiométricamente, la relación de adición de Ti a N (Ti/N) debe ser > 3,42. De acuerdo con la invención, la cantidad de titanio está en el intervalo de 0,01 - 0,1 % en peso, preferentemente en el intervalo de 0,015 - 0,07 % en peso, y con mayor preferencia en el intervalo de 0,025 -0,05 % en peso.Titanium is added to form TiN precipitates to remove N at high temperatures while the molten steel cools. The formation of TiN prohibits the formation of B3N4 at lower temperatures so that B, which is also an essential element for this invention, becomes more effective. Stoichiometrically, the addition ratio of Ti to N (Ti/N) should be > 3.42. According to the invention, the amount of titanium is in the range of 0.01 - 0.1% by weight, preferably in the range of 0.015 - 0.07% by weight, and more preferably in the range of 0.025 - 0.05% by weight.

El niobio tiene el efecto de formar precipitados fortalecedores y refinar la microestructura. El Nb aumenta la resistencia por medio del refinamiento del grano y el endurecimiento por precipitación. El refinamiento del grano da como resultado una microestructura más homogénea que mejora el comportamiento de conformación en caliente, en particular cuando se introducen tensiones muy localizadas. Una microestructura fina y homogénea también mejora el comportamiento de flexión. La cantidad de Nb usada en la invención está en el intervalo de 0,01 - 0,1 % en peso, preferentemente en el intervalo de 0,02 - 0,08 % en peso, y con mayor preferencia en el intervalo de 0,03 - 0,07 % en peso.Niobium has the effect of forming strengthening precipitates and refining the microstructure. Nb increases strength through grain refinement and precipitation hardening. Grain refinement results in a more homogeneous microstructure that improves hot forming behavior, particularly when highly localized stresses are introduced. A fine and homogeneous microstructure also improves the bending behaviour. The amount of Nb used in the invention is in the range of 0.01-0.1% by weight, preferably in the range of 0.02-0.08% by weight, and more preferably in the range of 0. 03 - 0.07% by weight.

El boro es un elemento importante para aumentar la templabilidad de las láminas de acero y para aumentar aún más el efecto de garantizar de manera estable la resistencia después del enfriamiento. De acuerdo con la invención, el B está presente en una cantidad en el intervalo de 0,0005 - 0,005 % en peso, preferentemente en el intervalo de 0,0005 - 0,004 % en peso, con mayor preferencia en el intervalo de 0,001 - 0,003 % en peso.Boron is an important element to increase the hardenability of steel sheets and to further increase the effect of stably guaranteeing the strength after quenching. According to the invention, B is present in an amount in the range of 0.0005-0.005% by weight, preferably in the range of 0.0005-0.004% by weight, more preferably in the range of 0.001-0.003 % in weigh.

El nitrógeno tiene un efecto similar al de C. El N se combina adecuadamente con titanio para formar precipitados de TiN. La cantidad de N de acuerdo con la invención es a lo máximo del 0,01 % en peso. Preferentemente, la cantidad de N está en el intervalo de 0,001 - 0,008 % en peso. Adecuadamente, el N está presente en una cantidad en el intervalo de 0,002 - 0,005 % en peso.Nitrogen has a similar effect to C. N combines suitably with titanium to form TiN precipitates. The amount of N according to the invention is at most 0.01% by weight. Preferably, the amount of N is in the range of 0.001-0.008% by weight. Suitably the N is present in an amount in the range 0.002-0.005% by weight.

De acuerdo con la presente invención, Mn, Cr y B se usan en cantidades tales que (B x 1000)/(Mn Cr) está en el intervalo de 0,185 - 2,5, preferentemente en el intervalo de 0,2 - 2,0, y con mayor preferencia en el intervalo de 0,5 a 1,5. La relación (B x 1000)/(Mn Cr) aplicada de acuerdo con la presente invención establece una templabilidad adecuada del acero.According to the present invention, Mn, Cr and B are used in amounts such that (B x 1000)/(Mn Cr) is in the range of 0.185 - 2.5, preferably in the range of 0.2 - 2, 0, and more preferably in the range of 0.5 to 1.5. The ratio (B x 1000)/(Mn Cr) applied in accordance with the present invention establishes a suitable hardenability of the steel.

Las cantidades de Si, Mo, Al, Cu, P, S, O, V, Ni y Ca, si están presentes, deben ser bajas.The amounts of Si, Mo, Al, Cu, P, S, O, V, Ni and Ca, if present, should be low.

También se agrega silicio para promover la templabilidad y el fortalecimiento adecuado de la solución sólida de sustitución. La cantidad de Si usada en la invención es a lo máximo 0,1 % en peso, preferentemente a lo máximo 0,5 % en peso.Silicon is also added to promote hardenability and proper strengthening of the replacement solid solution. The amount of Si used in the invention is at most 0.1% by weight, preferably at most 0.5% by weight.

Se agrega aluminio para desoxidar el acero. La cantidad de Al es a lo máximo 0,1 % en peso, preferentemente a lo máximo 0,05 % en peso.Aluminum is added to deoxidize the steel. The amount of Al is at most 0.1% by weight, preferably at most 0.05% by weight.

Se agrega molibdeno para mejorar la templabilidad del acero y facilitar la formación de bainita. La cantidad de Mo usada de acuerdo con la invención es a lo máximo 0,1 % en peso, preferentemente a lo máximo 0,05 % en peso. Se agrega cobre para mejorar la templabilidad y aumentar la resistencia del acero. Si está presente, el Cu se usa de acuerdo con la invención en una cantidad de a lo máximo 0,1 % en peso, preferentemente a lo máximo 0,05 % en peso.Molybdenum is added to improve the hardenability of the steel and to facilitate the formation of bainite. The amount of Mo used according to the invention is at most 0.1% by weight, preferably at most 0.05% by weight. Copper is added to improve the hardenability and increase the strength of the steel. If present, Cu is used according to the invention in an amount of at most 0.1% by weight, preferably at most 0.05% by weight.

Se sabe que P amplía el intervalo de temperatura intercrítica de un acero. El P también es un elemento útil para mantener la austenita retenida deseada. Sin embargo, el P puede deteriorar la funcionabilidad del acero. De acuerdo con la invención, el P debería estar presente en una cantidad de a lo máximo 0,03 % en peso, preferentemente a lo máximo 0,015 % en peso.P is known to widen the intercritical temperature range of a steel. P is also a useful element in maintaining the desired retained austenite. However, P can deteriorate the workability of steel. According to the invention, the P should be present in an amount of at most 0.03% by weight, preferably at most 0.015% by weight.

Es necesario minimizar la cantidad de azufre para reducir las inclusiones no metálicas dañinas. El S forma inclusiones a base de sulfuro tal como MnS, que inicia el agrietamiento y deteriora la procesabilidad. Por lo tanto, es conveniente reducir la cantidad de S tanto como sea posible. De acuerdo con la presente invención, la cantidad de S es a lo máximo 0,025 % en peso, preferentemente una cantidad de a lo máximo 0,01 % en peso.It is necessary to minimize the amount of sulfur to reduce harmful non-metallic inclusions. S forms sulfide-based inclusions such as MnS, which initiates cracking and impairs processability. Therefore, it is desirable to reduce the amount of S as much as possible. According to the present invention, the amount of S is at most 0.025% by weight, preferably an amount of at most 0.01% by weight.

Los productos de acero deben desoxidarse porque el oxígeno reduce varias propiedades tales como la resistencia a la tracción, la ductilidad, la dureza y/o la soldabilidad. Por tanto, debe evitarse la presencia de oxígeno. De acuerdo con la presente invención, la cantidad de O es a lo máximo 0,01 % en peso, preferentemente a lo máximo 0,005 % en peso.Steel products must be deoxidized because oxygen reduces various properties such as tensile strength, ductility, hardness, and/or weldability. Therefore, the presence of oxygen must be avoided. According to the present invention, the amount of O is at most 0.01% by weight, preferably at most 0.005% by weight.

Se puede agregar vanadio para formar precipitados V (C, N) para fortalecer el producto de acero. La cantidad de vanadio, si la hay, es a lo máximo 0,15 % en peso, preferentemente a lo máximo 0,05 % en peso. Vanadium can be added to form V(C,N) precipitates to strengthen the steel product. The amount of vanadium, if any, is at most 0.15% by weight, preferably at most 0.05% by weight.

Puede añadirse níquel en una cantidad de a lo máximo 0,15 % en peso. Se puede agregar Ni para aumentar la resistencia y dureza del acero.Nickel may be added in an amount of at most 0.15 % by weight. Ni can be added to increase the strength and hardness of the steel.

El calcio puede estar presente en una cantidad de hasta el 0,05 % en peso, preferentemente hasta el 0,01 % en peso. Se agrega Ca para esferoidizar las inclusiones que contienen azufre y minimizar la cantidad de inclusiones alargadas. Sin embargo, la presencia de inclusiones de CaS aún conducirá a falta de homogeneidad en la matriz; por tanto, es mejor reducir la cantidad de S.Calcium may be present in an amount of up to 0.05% by weight, preferably up to 0.01% by weight. Ca is added to spheroidize sulfur-containing inclusions and minimize the number of elongated inclusions. However, the presence of CaS inclusions will still lead to inhomogeneity in the matrix; therefore, it is better to reduce the amount of S.

De acuerdo con una modalidad preferida, 1000 * B dividido por la suma de Mn y Cr tiene que estar entre 0,185 y 2,5, preferentemente entre 0,5 y 1,5. Esta limitación mejora la templabilidad del acero.According to a preferred embodiment, 1000 * B divided by the sum of Mn and Cr has to be between 0.185 and 2.5, preferably between 0.5 and 1.5. This limitation improves the hardenability of the steel.

Preferentemente, la tira, lámina o pieza en bruto de acero se proporciona con un recubrimiento a base de zinc, un recubrimiento a base de aluminio o un recubrimiento de base orgánica. Tales recubrimientos reducen la oxidación y/o descarburación durante un proceso de conformado en caliente.Preferably, the steel strip, sheet or blank is provided with a zinc-based coating, an aluminum-based coating or an organic-based coating. Such coatings reduce oxidation and/or decarburization during a hot forming process.

Se prefiere cuando el recubrimiento a base de zinc es un recubrimiento que contiene 0,2 - 5,0 % en peso de Al, 0,2 -5,0 % en peso de Mg, opcionalmente a lo máximo 0,3 % en peso de uno o más elementos adicionales, el resto es zinc e impurezas inevitables. Los elementos adicionales pueden seleccionarse del grupo que comprende Pb o Sb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Ni, Zr o Bi. Pb, Sn, Bi y Sb se añaden usualmente para formar floreados.It is preferred when the zinc-based coating is a coating containing 0.2 - 5.0 wt% Al, 0.2 - 5.0 wt% Mg, optionally at most 0.3 wt%. of one or more additional elements, the rest is zinc and unavoidable impurities. Additional elements may be selected from the group comprising Pb or Sb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Ni, Zr or Bi. Pb, Sn, Bi and Sb are usually added to form spangles.

Preferentemente, la cantidad total de elementos adicionales en la aleación de zinc es a lo máximo del 0,3 % en peso. Estas cantidades pequeñas de un elemento adicional no alteran las propiedades del recubrimiento ni del baño de manera significativa para las aplicaciones habituales.Preferably, the total amount of additional elements in the zinc alloy is at most 0.3% by weight. These small amounts of an additional element do not significantly alter the properties of the coating or the bath for typical applications.

Cuando uno o más elementos adicionales están presentes en el recubrimiento de aleación de zinc, cada uno está presente preferentemente en una cantidad de a lo máximo 0,03 % en peso, preferentemente cada uno está presente en una cantidad de a lo máximo 0,01 % en peso. Los elementos adicionales generalmente solo se agregan para evitar la formación de escoria en el baño con aleación de zinc fundido para el galvanizado en caliente, o para formar lentejuelas en la capa de recubrimiento.When one or more additional elements are present in the zinc alloy coating, each is preferably present in an amount of at most 0.03% by weight, preferably each is present in an amount of at most 0.01%. % in weigh. Additional elements are usually only added to prevent slag formation in the molten zinc alloy bath for hot-dip galvanizing, or to form flakes in the coating layer.

La pieza conformada en caliente producida a partir de una tira, lámina o pieza en bruto de acero de acuerdo con la presente invención tiene una microestructura que comprende a lo máximo un 60 % de bainita, el resto es martensita. Preferentemente, la microestructura comprende a lo máximo 50 vol. % de bainita, el resto es martensita. Con mayor preferencia, la microestructura comprende a lo máximo 40 vol. % de bainita, el resto es martensita. La martensita proporciona una alta resistencia, mientras que la bainita más blanda mejora la ductilidad. La pequeña diferencia de resistencia entre martensita y bainita ayuda a mantener una alta capacidad de flexión debido a la falta de interfaces de fase débil.The hot-formed part produced from a steel strip, sheet or blank according to the present invention has a microstructure comprising at most 60% bainite, the rest being martensite. Preferably, the microstructure comprises at most 50 vol. % bainite, rest is martensite. More preferably, the microstructure comprises at most 40 vol. % bainite, rest is martensite. Martensite provides high strength, while the softer bainite improves ductility. The small difference in strength between martensite and bainite helps maintain high flexural strength due to the lack of weak phase interfaces.

La pieza conformada en caliente de acuerdo con la presente invención presenta excelentes propiedades mecánicas. La pieza tiene una resistencia a la tracción (TS) de al menos 750 MPa, preferentemente de al menos 800 MPa, con mayor preferencia de al menos 900 MPa, y además tiene una resistencia a la tracción de a lo máximo 1400 MPa. La pieza tiene adecuadamente una elongación total (TE) de al menos 5 %, preferentemente 5,5 %, con mayor preferencia al menos 6 % y con la máxima preferencia al menos 7 %, y/o un ángulo de flexión (BA) de 1,0 mm de grosor de al menos 100°, preferentemente al menos 115°, con mayor preferencia al menos 130° y con la máxima preferencia al menos 140°.The hot-formed part according to the present invention has excellent mechanical properties. The part has a tensile strength (TS) of at least 750 MPa, preferably at least 800 MPa, more preferably at least 900 MPa, and furthermore has a tensile strength of at most 1400 MPa. Suitably the part has a total elongation (TE) of at least 5%, preferably 5.5%, more preferably at least 6% and most preferably at least 7%, and/or a bend angle (BA) of 1.0mm thick of at least 100°, preferably at least 115°, more preferably at least 130°, and most preferably at least 140°.

Será evidente que los productos de acero de acuerdo con la presente invención exhiben una excelente absorción de energía de choque.It will be apparent that steel products according to the present invention exhibit excellent shock energy absorption.

La presente invención también se refiere al uso de piezas conformadas en caliente como se describió anteriormente, como pieza estructural en la carrocería en blanco de un vehículo. Tales piezas están hechas de la presente tira, lámina o pieza en bruto de acero. Estas piezas tienen una alta resistencia, alta ductilidad y alta capacidad de doblado. En particular, las piezas en forma de piezas estructurales de vehículos son muy atractivas, ya que exhiben una excelente absorción de energía de choque y, a su vez, oportunidades de reducción de calibre y aligeramiento basadas en la resistencia a los choques en comparación con el uso de aceros al boro convencionales conformados en caliente y aceros multifásicos conformados en frío.The present invention also relates to the use of hot-formed parts as described above, as a structural part in a vehicle body-in-white. Such parts are made of the present steel strip, sheet or blank. These parts have high strength, high ductility, and high bendability. In particular, parts in the form of vehicle structural parts are very attractive as they exhibit excellent crash energy absorption and, in turn, downsizing and lightening opportunities based on crashworthiness compared to the use of conventional hot-formed boron steels and cold-formed multiphase steels.

La presente invención se refiere además a un método para producir un pieza de acuerdo con la presente invención. En consecuencia, la presente invención también se refiere a un método para conformar en caliente una pieza en bruto de acero o una pieza preformada en una pieza como se describe en la reivindicación 11 adjunta.The present invention further relates to a method of producing a part in accordance with the present invention. Accordingly, the present invention also relates to a method for hot-forming a steel blank or preform in one piece as described in appended claim 11.

De acuerdo con el presente método, se encontró que conformando la pieza en bruto calentada en una pieza como se describió anteriormente, se pueden obtener piezas de formas complejas con propiedades mecánicas mejoradas. According to the present method, it was found that by forming the heated blank into a part as described above, complex shaped parts with improved mechanical properties can be obtained.

En particular, las piezas exhiben una excelente absorción de energía de choque y, por lo tanto, permiten oportunidades de reducción de calibre y aligeramiento basadas en la resistencia al choque en comparación con el uso de aceros al boro convencionales conformados en caliente y acero multifásico conformado en frío.In particular, the parts exhibit excellent shock energy absorption and therefore allow downsizing and lightening opportunities based on shock resistance compared to the use of conventional hot-formed boron steels and multi-phase steel formed. cold

Después del enfriamiento de la pieza a una temperatura por debajo de la temperatura Mf, la pieza puede, por ejemplo, enfriarse más a temperatura ambiente en aire, o puede enfriarse a la fuerza a temperatura ambiente.After cooling of the workpiece to a temperature below the Mf temperature, the workpiece may, for example, be further cooled to room temperature in air, or may be forcibly cooled to room temperature.

En el método de acuerdo con la presente invención, la pieza en bruto que se va a calentar en la etapa (a) se proporciona como intermedio para las etapas subsecuentes. La tira o lámina de acero a partir de la cual se produce la pieza en bruto se puede obtener mediante procesos de fundición estándar. En una modalidad preferida, la tira o lámina de acero se lamina en frío. La tira o lámina de acero se puede cortar de forma adecuada en una pieza en bruto de acero. También se puede usar una pieza de acero preformada. La pieza preformada puede formarse parcialmente o totalmente en la geometría deseada, preferentemente a temperatura ambiente.In the method according to the present invention, the blank to be heated in step (a) is provided as an intermediate for the subsequent steps. The steel strip or sheet from which the blank is produced can be obtained by standard casting processes. In a preferred embodiment, the steel strip or sheet is cold rolled. The steel strip or sheet can be suitably cut from a steel blank. A preformed piece of steel can also be used. The preform can be partially or fully formed into the desired geometry, preferably at room temperature.

La pieza en bruto de acero se calienta en la etapa (a) a una temperatura T1 durante un período de tiempo t1. Preferentemente, en la etapa (a) la temperatura T1 es 50-100 °C más alta que la temperatura Ac3 del acero, y/o la temperatura T2 está por encima de la temperatura Ar3. Cuando T1 está 50- 100 °C por encima de la temperatura de Ac3, el acero se austenitiza total o casi completamente dentro del período de tiempo t1, y el enfriamiento durante la etapa (b) es fácilmente posible. Cuando la microestructura es una microestructura austenítica homogénea, se mejora la conformabilidad.The steel blank is heated in step (a) to a temperature T1 for a period of time t1. Preferably, in step (a) the temperature T1 is 50-100 °C higher than the Ac3 temperature of the steel, and/or the temperature T2 is above the Ar3 temperature. When T1 is 50-100 °C above the temperature of Ac3, the steel is completely or almost completely austenitized within the time period t1, and cooling during step (b) is easily possible. When the microstructure is a homogeneous austenitic microstructure, formability is improved.

Preferentemente, el período de tiempo t1 es al menos 1 minuto y a lo máximo 7 minutos. Un período de tiempo t1 demasiado largo puede resultar en granos austeníticos gruesos, que deteriorarán las propiedades mecánicas finales El aparato de calentamiento que se usará en la etapa (a) puede ser, por ejemplo, un horno eléctrico o de gas, un dispositivo de calentamiento por resistencia eléctrica, un dispositivo de calentamiento por inducción de infrarrojos. En la etapa (b), la pieza en bruto o preformada de acero calentada se transfiere a una herramienta de conformado en caliente durante un tiempo de transporte t2 durante el cual la temperatura de la pieza en bruto o preformada de acero calentada disminuye desde la temperatura T1 a una temperatura T2, en donde el transporte el tiempo t2 es a lo máximo 20 segundos. El tiempo t2 es el tiempo necesario para transportar la pieza en bruto calentada desde el aparato de calentamiento a la herramienta de conformado en caliente (por ejemplo, prensa) y hasta que se cierra el aparato de conformado en caliente. Durante la transferencia, la pieza en bruto o preformada puede enfriarse desde la temperatura T1 a la temperatura T2 por el acto de enfriamiento por aire natural y/o cualquier otro método de enfriamiento disponible. La pieza en bruto o preformada calentada puede transferirse desde el aparato de calentamiento a la herramienta de formación mediante un sistema robótico automatizado o cualquier otro método de transferencia. El tiempo t2 también se puede elegir en combinación con T1, t1 y T2 para controlar la evolución microestructural del acero al comienzo del conformado y temple. De manera adecuada, t2 es igual o menor que 12 segundos, preferentemente t2 es igual o menor que 10 s, con mayor preferencia t2 es igual o menor que 8 s, y con la máxima preferencia igual o menor que 6 s. En la etapa (b), la pieza en bruto o preformada se puede enfriar desde la temperatura T1 a una temperatura a una velocidad de enfriamiento V2 de al menos 10 °C/s. V2 está preferentemente en el intervalo de 10 - 15 °C/s. Cuando la pieza en blanco o preformada debe preenfriarse, la velocidad de enfriamiento debe ser mayor, por ejemplo, al menos 20 °C/s, hasta 50 °C/s o más.Preferably, the period of time t1 is at least 1 minute and at most 7 minutes. Too long a period of time t1 can result in coarse austenitic grains, which will deteriorate the final mechanical properties. The heating apparatus to be used in step (a) can be, for example, an electric or gas furnace, a heating device by electrical resistance, an infrared induction heating device. In step (b), the heated steel blank or preform is transferred to a hot forming tool for a transport time t2 during which the temperature of the heated steel blank or preform decreases from the temperature T1 at a temperature T2, where the transport time t2 is at most 20 seconds. The time t2 is the time required to transport the heated blank from the heating apparatus to the hot forming tool (eg press) and until the hot forming apparatus is closed. During transfer, the blank or preform may be cooled from temperature T1 to temperature T2 by the act of natural air cooling and/or any other available cooling method. The heated blank or preform can be transferred from the heating apparatus to the forming tool by an automated robotic system or any other transfer method. The time t2 can also be chosen in combination with T1, t1 and T2 to control the microstructural evolution of the steel at the beginning of forming and quenching. Suitably t2 is equal to or less than 12 seconds, preferably t2 is equal to or less than 10 sec, more preferably t2 is equal to or less than 8 sec, and most preferably equal to or less than 6 sec. In step (b), the blank or preform can be cooled from the temperature T1 to a temperature at a cooling rate V2 of at least 10 °C/s. V2 is preferably in the range of 10 - 15 °C/s. When the blank or blank needs to be pre-cooled, the cooling rate should be higher, eg at least 20°C/s, up to 50°C/s or more.

En la etapa (c) una pieza en bruto o preformada calentada se forma en una pieza que tiene la geometría deseada. La pieza conformada es preferentemente una pieza estructural de un vehículo.In step (c) a heated blank or preform is formed into a part having the desired geometry. The shaped part is preferably a structural part of a vehicle.

En la etapa (d), la pieza conformada en la herramienta de conformado en caliente se enfría a una temperatura por debajo de la temperatura Mf del acero con una velocidad de enfriamiento V3 de al menos 30 °C/s. Preferentemente, la velocidad de enfriamiento V3 en la etapa (d) está en el intervalo de 30 - 150 °C/s, con mayor preferencia en el intervalo de 30- 100 °C/s.In step (d), the shaped part in the hot forming tool is cooled to a temperature below the steel temperature Mf with a cooling rate V3 of at least 30 °C/s. Preferably, the cooling rate V3 in step (d) is in the range of 30-150°C/s, more preferably in the range of 30-100°C/s.

La presente invención proporciona un método mejorado para introducir durante la operación de conformado en caliente la fase bainítica deseada en la microestructura del acero. El presente método permite la producción de piezas de acero conformadas en caliente que presentan una excelente combinación de alta resistencia, alta ductilidad y alta capacidad de flexión.The present invention provides an improved method for introducing the desired bainitic phase into the microstructure of steel during the hot forming operation. The present method enables the production of hot-formed steel parts that exhibit an excellent combination of high strength, high ductility, and high bending capacity.

Una o más etapas del método de acuerdo con la presente invención pueden realizarse en una atmósfera inerte controlada de hidrógeno, nitrógeno, argón o cualquier otro gas inerte para evitar la oxidación y/o descarburación de dicho acero.One or more steps of the method according to the present invention may be carried out in a controlled inert atmosphere of hydrogen, nitrogen, argon or any other inert gas to prevent oxidation and/or decarburization of said steel.

La Figura 1 muestra una representación esquemática de una modalidad del método de acuerdo con la invención. La Figura 2 muestra una sección transversal a través de una torre de caída para pruebas de choque axial.Figure 1 shows a schematic representation of one embodiment of the method according to the invention. Figure 2 shows a cross section through a drop tower for axial shock testing.

En la Figura 1, el eje horizontal representa el tiempo t, y el eje vertical representa la temperatura T. El tiempo t y la temperatura T se indican esquemáticamente en la Figura 1. No se pueden derivar valores de la Figura 1. In Figure 1, the horizontal axis represents time t, and the vertical axis represents temperature T. Time t and temperature T are indicated schematically in Figure 1. Values from Figure 1 cannot be derived.

En la Figura 1, una pieza en bruto o preformada de acero se (re)calienta hasta la temperatura de austenización por encima de Ac1 a una velocidad de (re)calentamiento particular. Una vez que se ha superado el Ac1, la velocidad de (re)calentamiento se reduce hasta que la pieza en bruto o preformada haya alcanzado una temperatura superior a la del Ac3. Luego, la tira, lámina o pieza en bruto se mantiene a esta temperatura particular durante un período de tiempo. Subsecuentemente, la pieza en bruto calentada se transfiere desde el horno a la herramienta de conformado en caliente, durante la cual se produce el enfriamiento de la pieza en bruto por aire hasta cierto punto. A continuación, la pieza en bruto o preformada se conforma en caliente en una pieza y se enfría (o apaga) a una velocidad de enfriamiento de al menos 30 °C/s. Después de alcanzar una temperatura por debajo de la temperatura Mf del acero, se abre la herramienta de conformado en caliente y el artículo conformado se enfría a temperatura ambiente.In Figure 1, a steel blank is (re)heated to the austenitizing temperature above Ac1 at a particular (re)heating rate. Once Ac1 has been exceeded, the (re)heating rate is reduced until the blank or preform has reached a temperature higher than Ac3. The strip, sheet, or blank is then held at this particular temperature for a period of time. Subsequently, the heated blank is transferred from the furnace to the hot forming tool, during which cooling of the blank by air to a certain extent occurs. The blank or preform is then hot-formed into one part and cooled (or quenched) at a cooling rate of at least 30°C/s. After reaching a temperature below the Mf temperature of the steel, the hot forming tool is opened and the shaped article is cooled to room temperature.

Las diferentes temperaturas que se usan a lo largo de la solicitud de patente se explican más abajo.The different temperatures that are used throughout the patent application are explained below.

- Ac1: Temperatura a la que, durante el calentamiento, comienza a formarse la austenita.- Ac1: Temperature at which, during heating, austenite begins to form.

- Ac3: Temperatura a la que, durante el calentamiento, finaliza la transformación de la ferrita en austenita.- Ac3: Temperature at which, during heating, the transformation of ferrite into austenite ends.

- Ar3: La temperatura a la que comienza la transformación de austenita en ferrita durante el enfriamiento.- Ar3: The temperature at which the transformation of austenite into ferrite begins during cooling.

- Ms: Temperatura a la que, durante el enfriamiento, comienza la transformación de la austenita en martensita. - Mf: Temperatura a la que, durante el enfriamiento, finaliza la transformación de la austenita en martensita.- Ms: Temperature at which, during cooling, the transformation of austenite into martensite begins. - Mf: Temperature at which, during cooling, the transformation of austenite into martensite ends.

La invención se aclarará por medio de los siguientes Ejemplos no limitantes.The invention will be elucidated by means of the following non-limiting Examples.

EJEMPLOSEXAMPLES

Composición de acero A (de acuerdo con la invención)Steel composition A (according to the invention)

Se prepararon piezas en bruto de acero con dimensiones de 220 mm x 110 mm x 1,5 mm a partir de una lámina de acero laminada en frío que tenía la composición que se muestra en la Tabla 1. Estas piezas en bruto de acero se sometieron a ciclos térmicos de conformado en caliente en un simulador de recocido por inmersión en caliente (HDAS) y una prensa SMG. El HDAS se usó para velocidades de enfriamiento más lentas (30-80 °C/s) mientras que la prensa SMG se usó para velocidades de enfriamiento más rápidas (200 °C/s). Las piezas en bruto de acero se recalentaron a una T1 de 900 °C (36 °C por encima de Ac3) y 940 ° C (76 ° C por encima de Ac3), respectivamente, y se remojaron durante 5 min. en atmósfera de nitrógeno para minimizar la degradación de la superficie. Luego, las piezas en bruto se sometieron a enfriamiento por transferencia para una caída de temperatura de 120 °C en 10 s, por lo que a una velocidad de enfriamiento V2 de aproximadamente 12 °C/s y luego se sometieron a enfriamiento a 160 °C a las siguientes velocidades de enfriamiento V3: 30, 40, 50, 60, 80, 200 °C/s. A partir de las muestras tratadas térmicamente, se prepararon y probaron especímenes de tracción longitudinal con una longitud de referencia de 50 mm y 12,5 mm de ancho (geometría del espécimen A50) con una velocidad de deformación cuasiestática. Las microestructuras se caracterizaron a partir de los planos RD-ND. Se prepararon especímenes de flexión (40 mm x 30 mm x 1,5 mm) desde direcciones de laminación paralelas y transversales a partir de cada una de las condiciones y se probaron hasta la rotura mediante una prueba de flexión de tres puntos como se describe en la norma VDA 238-100. Las muestras con eje de flexión paralelo a la dirección de laminación se identificaron como especímenes de flexión longitudinal (L), mientras que aquellas con eje de flexión perpendicular a la dirección de laminación se denominaron especímenes de flexión perpendicular (T). Los ángulos de flexión medidos a 1,5 mm de grosor también se convirtieron en ángulos de 1 mm de grosor (= ángulo de flexión original x raíz cuadrada del grosor original). Para cada tipo de prueba, se realizaron tres mediciones y se presentan los valores promedio de tres pruebas para cada condición.Steel blanks with dimensions of 220 mm x 110 mm x 1.5 mm were prepared from a cold-rolled steel sheet having the composition shown in Table 1. These steel blanks were subjected to to hot forming thermal cycles in a hot dip annealing simulator (HDAS) and an SMG press. The HDAS was used for slower cooling rates (30-80 °C/s) while the SMG press was used for faster cooling rates (200 °C/s). Steel blanks were reheated to a T1 of 900 °C (36 °C above Ac3) and 940 °C (76 °C above Ac3), respectively, and soaked for 5 min. in a nitrogen atmosphere to minimize surface degradation. Then, the blanks were subjected to transfer cooling for a temperature drop of 120 °C in 10 s, so at a cooling rate V2 of about 12 °C/s, and then subjected to cooling at 160 °C. at the following cooling rates V3: 30, 40, 50, 60, 80, 200 °C/s. From the heat-treated samples, longitudinal tensile specimens with a gage length of 50 mm and 12.5 mm width (A50 specimen geometry) were prepared and tested at a quasi-static strain rate. The microstructures were characterized from the RD-ND planes. Flexural specimens (40 mm x 30 mm x 1.5 mm) were prepared from parallel and transverse rolling directions from each of the conditions and tested to failure by a three-point bending test as described in the VDA 238-100 standard. Specimens with a bending axis parallel to the rolling direction were identified as longitudinal bending (L) specimens, while those with a bending axis perpendicular to the rolling direction were referred to as perpendicular bending (T) specimens. Bending angles measured at 1.5 mm thickness were also converted to 1 mm thickness angles (= original bending angle x square root of original thickness). For each type of test, three measurements were made and the average values of three tests for each condition are presented.

Para condiciones seleccionadas (muestras de prensa SMG con recalentamiento a 940 °C), se llevaron a cabo pruebas de resistencia a la fractura integral J y de choque axial de torre de caída. Se prepararon especímenes de tensión compactos de acuerdo con la norma NFMT76J tanto en dirección longitudinal como transversal para pruebas de resistencia a la fractura. Para el espécimen transversal, la fisura corre a lo largo de la dirección de laminación y la carga es transversal a la dirección de laminación, mientras que para los especímenes longitudinales se aplica lo contrario. Los especímenes se probaron de acuerdo con la norma ASTM E1820-09 a temperatura ambiente. Las pre-fisuras fueron introducidas por cargas de fatiga. Las pruebas finales se realizaron con carga de tracción con placas anti-pandeo para mantener la tensión en el plano del material en lámina. Se realizaron tres pruebas para cada condición y siguiendo las pautas de la norma BS7910 se presentan los valores mínimos de tres equivalentes (valores MOTE) para diferentes parámetros de resistencia a la fractura. Más abajo se ofrece una breve descripción de la invención de los parámetros de resistencia a la fractura. El CTOD es el Desplazamiento de Abertura de la Punta de la Grieta y es una medida de cuánto se abre la grieta en caso de falla (si es frágil) o carga máxima. J es la integral J y es una medida de dureza que tiene en cuenta la energía, por lo que se calcula a partir del área bajo la curva hasta la falla o carga máxima. KJ es el factor de intensidad de estrés determinado a partir de la integral J mediante el uso de una expresión establecida, dada como KJ = [J (E/(1-v2))]05 donde E es el módulo de Young (= 207 GPa) y v es la relación de Poisson (= 0,03). Kq es el valor del factor de intensidad de la tensión medido en la carga Pq, donde Pq se determina tomando la pendiente elástica de la línea de carga, luego tomando una línea con un 5 % menos de pendiente y definir Pq como la carga donde esta línea recta se cruza con la línea de carga. For selected conditions (SMG press specimens reheated to 940 °C), integral J fracture strength and drop tower axial shock tests were conducted. Compact tensile specimens were prepared in accordance with NFMT76J standard in both longitudinal and transverse directions for fracture toughness tests. For the transverse specimen, the crack runs along the rolling direction and the load is transverse to the rolling direction, whereas for longitudinal specimens the opposite applies. Specimens were tested in accordance with ASTM E1820-09 at room temperature. The pre-cracks were introduced by fatigue loads. Final tests were performed under tensile loading with anti-buckling plates to maintain in-plane stress on the sheet material. Three tests were carried out for each condition and following the guidelines of the BS7910 standard, the minimum values of three equivalents (MOTE values) for different fracture resistance parameters are presented. A brief description of the invention's fracture toughness parameters is given below. The CTOD is the Crack Tip Opening Displacement and is a measure of how much the crack opens at failure (if brittle) or maximum load. J is the J integral and is a measure of hardness that takes energy into account, so it is calculated from the area under the curve to failure or maximum load. KJ is the stress intensity factor determined from the integral J using a set expression, given as KJ = [J (E/(1-v2))]05 where E is Young's modulus (= 207 GPa) and v is Poisson's ratio (= 0.03). Kq is the value of the stress intensity factor measured at the load Pq, where Pq is determined by taking the elastic slope of the load line, then taking a line with 5% less slope and defining Pq as the load where it is straight line intersects the load line.

Las pruebas de choque axial de torre de caída se realizaron en condición de prensado SMG con una carga de 200 kg y una velocidad de carga de 50 km/hora para que la carga golpeara las cajas de choque con una geometría de sombrero de copa cerrada (Figura 2) con una altura de 500 mm ( transversal a la dirección de laminación). Las dimensiones de la sección transversal de la torre de caída se dan en la figura 2 en milímetros (t = 1,5 mm, Ro = 3 mm). Las placas posteriores de 100 mm de ancho se soldaron por puntos a los perfiles para preparar las cajas de choque.The drop tower axial shock tests were performed in SMG pressing condition with a load of 200 kg and a load speed of 50 km/hour for the load to hit the crash boxes with a closed top hat geometry ( Figure 2) with a height of 500 mm (transverse to the rolling direction). The cross-sectional dimensions of the drop tower are given in Figure 2 in millimeters (t = 1.5 mm, Ro = 3 mm). 100mm wide back plates were spot welded to the profiles to prepare the crash boxes.

Para algunas condiciones seleccionadas, también se aplicó un ciclo térmico de horneado de pintura a las muestras, y las pruebas se realizaron como se reflejará directamente en los resultados.For some selected conditions, a paint bake thermal cycle was also applied to the samples, and the tests were performed as will be directly reflected in the results.

Composiciones de acero B y C (no de acuerdo con la invención)Steel compositions B and C (not according to the invention)

Por razones de comparación, también se probó un CR590Y980T-DP conformado en frío disponible comercialmente (composición de acero B y comúnmente conocido como acero DP1000) ya que tiene un nivel de resistencia similar al de la pieza en bruto de acero de acuerdo con la invención. Además, y también por razones comparativas, se probó un producto de acero de 22MnB5 conformado en caliente estándar (composición de acero C).For comparison reasons, a commercially available cold-formed CR590Y980T-DP (steel composition B and commonly known as DP1000 steel) was also tested as it has a similar strength level as the steel blank according to the invention. . In addition, and also for comparative reasons, a standard hot-formed 22MnB5 steel product (steel composition C) was tested.

En la Tabla 1, se especifican las composiciones químicas en % en peso de las composiciones de acero A-C.In Table 1, the chemical compositions in % by weight of the steel compositions A-C are specified.

En la Tabla 2, se muestran las temperaturas de transformación de la composición A del acero.In Table 2, the transformation temperatures of composition A of the steel are shown.

Los resultados de las diversas pruebas se presentan en las Tablas 3 a 8.The results of the various tests are presented in Tables 3 to 8.

En la Tabla 3, se muestran el límite de elasticidad (YS), la resistencia a la tracción máxima (UTS), la elongación uniforme (UE) y la elongación total (TE) para la composición de acero A después de una variedad de velocidades de enfriamiento v 3. Además, la Tabla 3 muestra la microestructura en términos de martensita (M) y bainita (B). A partir de la Tabla 3 se desprende claramente que se logró una resistencia a la tracción máxima de más de 800 MPa a las diferentes velocidades de enfriamiento V3.Table 3 shows the yield strength (YS), ultimate tensile strength (UTS), uniform elongation (UE), and total elongation (TE) for steel composition A after a variety of speeds. cooling v 3. In addition, Table 3 shows the microstructure in terms of martensite (M) and bainite (B). From Table 3 it is clear that a maximum tensile strength of more than 800 MPa was achieved at the different cooling rates V3.

En la Tabla 4, se muestran los ángulos de flexión (BA) a 1,0 mm de grosor para la composición de acero A según como se obtuvo después de diferentes velocidades de enfriamiento V3. De la Tabla 4 se desprende claramente que se lograron ángulos de flexión elevados de al menos 130° para las orientaciones longitudinal (L) y transversal (T). En la Tabla 5, se han mostrado las diversas propiedades mecánicas para la composición de acero A después de que dicha composición ha sido sometida a un tratamiento de conformación en horno y horneado que simula el tratamiento de horneado de pintura usado durante la fabricación de automóviles. La composición de acero A se calentó a 900 °C, se remojó durante 5 minutos y luego se enfrió a un V3 de 200 °C/s, seguido del enfriamiento de transferencia. El tratamiento de horneado se llevó a cabo a 180 °C durante 20 minutos. De la Tabla 5, quedará claro que aproximadamente los mismos niveles mínimos de límite de elasticidad YS), resistencia a la tracción máxima (UTS), elongación máxima (UE), elongación total (TE) y ángulos de flexión (BA) también se logran después de que la composición del acero A ha sido sometida a un tratamiento de horneado. Esto significa que en la fabricación de automóviles después del horneado de pintura, las propiedades reivindicadas se garantizarán en condiciones de servicio.In Table 4, the bending angles (BA) at 1.0 mm thickness are shown for steel composition A as obtained after different cooling rates V3. It is clear from Table 4 that high bending angles of at least 130° were achieved for the longitudinal (L) and transverse (T) orientations. In Table 5, the various mechanical properties are shown for the steel composition A after said composition has been subjected to an oven forming and baking treatment that simulates the paint baking treatment used during automobile manufacturing. Steel composition A was heated to 900°C, soaked for 5 minutes, and then cooled at a V3 of 200°C/s, followed by transfer cooling. The baking treatment was carried out at 180°C for 20 minutes. From Table 5, it will be clear that approximately the same minimum levels of yield strength YS), ultimate tensile strength (UTS), ultimate elongation (UE), total elongation (TE), and bending angles (BA) are also achieved. after the steel composition A has been subjected to a baking treatment. This means that in car manufacturing after paint baking, the claimed properties will be guaranteed under service conditions.

En la Tabla 6, se muestran las diversas propiedades mecánicas de las composiciones de acero B (DP1000) y C (22MnB5). Estas composiciones de acero B y C se probaron en las mismas condiciones de prueba que la composición de acero A. Cuando se comparan los contenidos de las Tablas 4 y 6, se hará evidente de inmediato que la pieza de acero de acuerdo con la presente invención (composición de acero A) constituye una mejora importante en términos de capacidad de flexión en comparación con los productos de acero convencionales conformados en frío DP1000 (composición de acero B) y el producto de acero convencional conformado en caliente 22MnB5 (composición de acero C).In Table 6, the various mechanical properties of steel compositions B (DP1000) and C (22MnB5) are shown. These steel compositions B and C were tested under the same test conditions as steel composition A. When the contents of Tables 4 and 6 are compared, it will be immediately apparent that the steel part according to the present invention (steel composition A) is a significant improvement in terms of bending capacity compared to conventional cold-formed steel products DP1000 (steel composition B) and conventional hot-formed steel product 22MnB5 (steel composition C) .

A partir de la Tabla 7, también está claro que los parámetros de resistencia a la fractura de la pieza de acero de acuerdo con la presente invención (composición de acero A) también son más altos que los de las piezas en bruto hechas de DP1000 (composición de acero B).From Table 7, it is also clear that the fracture toughness parameters of the steel blank according to the present invention (steel composition A) are also higher than those of the blanks made of DP1000 ( steel composition B).

En la Tabla 8, se muestra el comportamiento de choque de las composiciones de acero A y B. De la Tabla 8 está claro que el comportamiento de choque de la composición de acero A es mejor que el de DP1000 (composición de acero B) tanto en condiciones de prensado en caliente así como también de prensado en caliente y horneado. Las condiciones de horneado son las mismas como se describió aquí arriba. Las cajas de choque de la composición de acero A no mostraron ningún indicio de agrietamiento después de las pruebas, mientras que las cajas de choque de DP1000 (composición de acero B) mostraron un agrietamiento severo en los pliegues. Además, la composición de acero A muestra una mayor capacidad de absorción de energía. In Table 8, the crash behavior of steel compositions A and B is shown. From Table 8 it is clear that the crash behavior of steel composition A is better than that of DP1000 (steel composition B) both under hot-pressed as well as hot-pressed and baked conditions. Baking conditions are the same as described above. Crash boxes of steel composition A did not show any signs of cracking after testing, while crash boxes of DP1000 (steel composition B) showed severe cracking at the folds. In addition, the steel composition A shows a higher energy absorption capacity.

El comportamiento de choque elevado y mejorado de la composición A de acero conformado en caliente de acuerdo con la presente invención cuando se compara con los productos de acero convencionales de resistencia similar se debe al ángulo de flexión más alto y propiedades de resistencia a la fractura más altas. Al respecto, se observa que durante un choque, el componente de acero necesita doblarse, lo que está determinado por su capacidad de flexión, mientras que, por otra parte, la capacidad de absorción de energía antes de la falla está determinada por sus parámetros de resistencia a la fractura.The increased and improved crash performance of hot-formed steel composition A according to the present invention when compared to conventional steel products of similar strength is due to the higher bending angle and higher fracture toughness properties. tall. In this regard, it is observed that during an impact, the steel component needs to bend, which is determined by its bending capacity, while, on the other hand, the energy absorption capacity before failure is determined by its strength parameters. fracture resistance.

En vista de lo anterior, será evidente para el experto en la materia que los productos de acero de acuerdo con la presente invención constituyen una mejora considerable con respecto a los productos de acero conformados en frío y en caliente conocidos convencionalmente.In view of the foregoing, it will be apparent to those skilled in the art that the steel products according to the present invention constitute a considerable improvement over conventionally known hot and cold formed steel products.

Tabla 1: química (% en peso)Table 1: Chemistry (% by weight)

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Tabla 2: Temperaturas de transformación composición del acero ATable 2: Transformation temperatures composition of steel A

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Tabla 3: Propiedades mecánicas y microestructuras para la composición del acero ATable 3: Mechanical properties and microstructures for the composition of steel A

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Tabla 4: Ángulos de flexión para acero de composición ATable 4: Bending angles for composition A steel

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Tabla 5. Propiedades mecánicas Composición del acero A después del horneado Table 5. Mechanical properties Composition of steel A after firing

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Tabla 6. Propiedades mecánicas Composiciones de acero B (DP1000) y C (22MnB5)Table 6. Mechanical properties Steel compositions B (DP1000) and C (22MnB5)

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Tabla 7: Parámetros de resistencia a la fractura para las composiciones de acero A y B (DP1000)Table 7: Fracture resistance parameters for steel compositions A and B (DP1000)

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Tabla 8: Resultados de la prueba de choque para las composiciones de acero A y B (DP1000)Table 8: Impact test results for steel compositions A and B (DP1000)

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Claims (15)

REIVINDICACIONES 1. Tira, lámina o pieza en bruto de acero para producir piezas conformadas en caliente que tienen la siguiente composición en % en peso:1. Steel strip, sheet, or blank for producing hot-formed parts having the following composition in % by weight: C: 0,03-0,17,C: 0.03-0.17, Mn: 0,65-2,50,Mn: 0.65-2.50, Cr: 0,2-2,0,Cr: 0.2-2.0, Ti: 0,01 — 0,10,Ti: 0.01 — 0.10, Nb: 0,01-0,10,Nb: 0.01-0.10, B: 0,0005-0,005,B: 0.0005-0.005, N: < 0,01,N: < 0.01, en donde Ti/N > 3,42,where Ti/N > 3.42, y opcionalmente uno o más de los elementos seleccionados entre:and optionally one or more of the elements selected from: Si: <0,1,If: <0.1, Mo: < 0,1,Mo: < 0.1, Al: <0,1,Al: <0.1, Cu: < 0,1,Cu: < 0.1, P: :< 0,03,P: :< 0.03, S: < 0,025,S: <0.025, O: < 0,01,Or: < 0.01, V: < 0,15,V: < 0.15, Ni: <0,15Ni: <0.15 Ca: < 0,15Ca: <0.15 el resto es hierro e impurezas inevitables.the rest is iron and unavoidable impurities. 2. Tira, lámina o pieza en bruto de acero de acuerdo con la reivindicación 1, en donde:2. Strip, sheet or steel blank according to claim 1, wherein: C: 0,05 - 0,17, preferentemente 0,07 - 0,15, y/oC: 0.05 - 0.17, preferably 0.07 - 0.15, and/or Mn: 1,00 — 2,10, preferentemente 1,20 - 1,80, y/oMn: 1.00-2.10, preferably 1.20-1.80, and/or Cr: 0,5-1,7, preferentemente 0,8 -1,5 y/oCr: 0.5-1.7, preferably 0.8-1.5 and/or Ti: 0,015 - 0,07, preferentemente 0,025 - 0,05, y/oTi: 0.015 - 0.07, preferably 0.025 - 0.05, and/or Nb: 0,02 - 0,08, preferentemente 0,03 - 0,07, y/oNb: 0.02 - 0.08, preferably 0.03 - 0.07, and/or B: 0,0005 - 0,004, preferentemente 0,001 - 0,003 y/oB: 0.0005 - 0.004, preferably 0.001 - 0.003 and/or N: 0,001 - 0,008, preferentemente 0,002 - 0,005N: 0.001 - 0.008, preferably 0.002 - 0.005 Ca: < 0,01.Ca: <0.01. 3. Tira, lámina o pieza en bruto de acero de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde la suma de la cantidad de Mn y Cr es inferior a 2,7, preferentemente entre 0,5 y 2,5 y con mayor preferencia entre 2,0 y 2,5.3. Strip, sheet or steel blank according to claim 1 or 2, wherein the sum of the amount of Mn and Cr is less than 2.7, preferably between 0.5 and 2.5 and with greater preferably between 2.0 and 2.5. 4. Tira, lámina o pieza en bruto de acero de acuerdo con la reivindicación 1, 2 o 3, en donde Mn, Cr y B se usan en cantidades tales que (B x 1000)/(Mn Cr) está en el intervalo de 0,185 - 2,5, preferentemente en el intervalo de 0,2 - 2,0, y con mayor preferencia en el intervalo de 0,5 -1,5.4. Steel strip, sheet or blank according to claim 1, 2 or 3, wherein Mn, Cr and B are used in amounts such that (B x 1000)/(Mn Cr) is in the range of 0.185-2.5, preferably in the range of 0.2-2.0, and more preferably in the range of 0.5-1.5. 5. Tira, lámina o pieza en bruto de acero de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 4, provista de un recubrimiento a base de zinc o un recubrimiento a base de aluminio o un recubrimiento de base orgánica. Steel strip, sheet or blank according to any of claims 1-4, provided with a zinc-based coating or an aluminum-based coating or an organic-based coating. 6. Tira, lámina o pieza en bruto de acero de acuerdo con la reivindicación 5, en donde el recubrimiento a base de zinc es un recubrimiento que contiene 0,2 - 5,0 % en peso de Al, 0,2 - 5,0 % en peso de Mg, opcionalmente a lo máximo 0,3 % en peso de uno o más elementos adicionales, el resto es zinc e impurezas inevitables.6. Strip, sheet or steel blank according to claim 5, wherein the zinc-based coating is a coating containing 0.2 - 5.0% by weight of Al, 0.2 - 5, 0% by weight of Mg, optionally at most 0.3% by weight of one or more additional elements, the rest being zinc and unavoidable impurities. 7. Pieza conformada en caliente producida a partir de una tira, lámina o pieza en bruto de acero de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, la pieza tiene una resistencia a la tracción de al menos 750 MPa, preferentemente al menos 800 MPa, con mayor preferencia al menos 900 MPa, y además tiene una resistencia a la tracción de a lo máximo 1400 MPa.7. Hot-formed part produced from a steel strip, sheet or blank according to any of the preceding claims, the part having a tensile strength of at least 750 MPa, preferably at least 800 MPa, with more preferably at least 900 MPa, and furthermore has a tensile strength of at most 1400 MPa. 8. Pieza conformada en caliente de acuerdo con la reivindicación 7 que tiene una elongación total (TE) de al menos 5 %, preferentemente al menos 5,5 %, con mayor preferencia al menos 6 % y con la máxima preferencia al menos 7 % y/o un ángulo de flexión (BA) de 1,0 mm de grosor de al menos 100°, preferentemente al menos 115°, con mayor preferencia al menos 130 ° y con la máxima preferencia al menos 140°.8. Hot-formed part according to claim 7 having a total elongation (TE) of at least 5%, preferably at least 5.5%, more preferably at least 6% and most preferably at least 7%. and/or a 1.0mm thick bending angle (BA) of at least 100°, preferably at least 115°, more preferably at least 130°, and most preferably at least 140°. 9. Pieza conformada en caliente de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, la pieza tiene una microestructura que comprende a lo máximo un 60 % de bainita, el resto es martensita, la microestructura comprende preferentemente a lo máximo un 50 % de bainita, con mayor preferencia la microestructura comprende a lo máximo un 40 % de bainita.9. Hot-formed piece according to claim 7 or 8, the piece has a microstructure comprising at most 60% bainite, the rest is martensite, the microstructure comprises preferably at most 50 % bainite, more preferably the microstructure comprises at most 40% bainite. 10. Uso de una pieza conformada en caliente de acuerdo con la reivindicación 7, 8 o 9 como pieza estructural en la carrocería en blanco de un vehículo.10. Use of a hot-formed part according to claim 7, 8 or 9 as a structural part in a vehicle body-in-white. 11. Un método para conformar en caliente una pieza en bruto de acero o una pieza preformada en una pieza que comprende las etapas de:11. A method of hot forming a steel blank or preform into one piece comprising the steps of: a. calentar la pieza en bruto, o una pieza preformada producida a partir de la pieza en bruto, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 3, a una temperatura T1 y mantener la pieza en bruto calentada en T1 durante un período de tiempo t1, en donde T1 es más alta que la temperatura Ac3 del acero, y en donde t1 es a lo máximo 10 minutos;to. heating the blank, or a preform produced from the blank, according to any of claims 1-3, to a temperature T1 and keeping the heated blank at T1 for a period of time t1, where T1 is higher than the Ac3 temperature of the steel, and where t1 is at most 10 minutes; b. transferir la pieza en bruto o preformada calentada a una herramienta de conformado en caliente durante un tiempo de transporte t2 durante el cual la temperatura de la pieza en bruto o preformada calentada disminuye desde la temperatura T1 a una temperatura T2, en donde el tiempo de transporte t2 es a lo máximo 20 segundos;b. transferring the heated blank or preform to a hot forming tool for a transport time t2 during which the temperature of the heated blank or preform decreases from temperature T1 to a temperature T2, where the transport time t2 is at most 20 seconds; c. conformar en caliente la pieza en bruto o preformada calentada en una pieza; yc. hot forming the heated blank or preform into one piece; and d. enfriar la pieza en la herramienta de conformado en caliente a una temperatura por debajo de la temperatura Mf del acero con una velocidad de enfriamiento de al menos 30 °C/s.d. cool the part in the hot forming tool to a temperature below the Mf temperature of the steel with a cooling rate of at least 30 °C/s. 12. Método de acuerdo con la reivindicación 11, en donde la temperatura T1 en la etapa (a) es 50-100 °C más alta que la Ac3 y/o la temperatura T2 está por encima de Ar3.12. Method according to claim 11, wherein the temperature T1 in step (a) is 50-100 °C higher than Ac3 and/or the temperature T2 is above Ar3. 13. Método de acuerdo con la reivindicación 11 o 12, en donde el período de tiempo t1 en la etapa (a) es al menos 1 minuto y a lo máximo 7 minutos y/o el período de tiempo t2 en la etapa (b) es a lo máximo 12 segundos, preferentemente el período de tiempo t2 está entre 2 y 10 segundos.13. Method according to claim 11 or 12, wherein the period of time t1 in step (a) is at least 1 minute and at most 7 minutes and/or the period of time t2 in step (b) is at most 12 seconds, preferably the period of time t2 is between 2 and 10 seconds. 14. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11-13, en donde la pieza se enfría en la etapa (d) con una velocidad de enfriamiento en el intervalo de 30 — 150 °C/s, preferentemente con una velocidad de enfriamiento de 30 — 100 °C/s.14. Method according to any of claims 11-13, wherein the part is cooled in step (d) with a cooling rate in the range of 30-150 °C/s, preferably with a cooling rate of 30 — 100°C/sec. 15. Vehículo que comprende al menos una pieza de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 — 9 y/o producida de acuerdo con el método de cualquiera de las reivindicaciones 11-14. 15. Vehicle comprising at least one part according to any of claims 7-9 and/or produced according to the method of any of claims 11-14.
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