ES2948290T3

ES2948290T3 - Procedimiento para la fabricación de una pieza constructiva de acero provista de un recubrimiento metálico anticorrosivo

Info

Publication number: ES2948290T3
Application number: ES18804228T
Authority: ES
Inventors: Janko Banik; Maria Köyer; Dirk Rosenstock; Manuela Ruthenberg
Original assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG; ThyssenKrupp AG
Current assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG; ThyssenKrupp AG
Priority date: 2017-10-19
Filing date: 2018-10-11
Publication date: 2023-09-07
Anticipated expiration: 2038-10-11
Also published as: PL3697936T3; CN110997951A; US20200216925A1; EP3697936B1; EP3697936A1; EP4223889A2; US20230332262A1; DE102017218704A1; WO2019076720A1; US11739393B2; CN110997951B

Abstract

La presente invención se refiere a un método para producir un componente de acero que comprende un sustrato y un revestimiento, a un componente de acero correspondiente y a su uso en el sector del automóvil. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para la fabricación de una pieza constructiva de acero provista de un recubrimiento metálico anticorrosivo

Campo técnico

La presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de una pieza constructiva de acero que comprende un sustrato y un recubrimiento, una pieza constructiva de acero correspondiente y su uso en el sector de la automoción.

Antecedentes técnicos

Con el fin de ofrecer la combinación de bajo peso, máxima resistencia y efecto protector requerido en la construcción de carrocería moderna, las piezas constructivas que se conforman en caliente a partir de aceros de alta resistencia se utilizan hoy en día en zonas de la carrocería que pueden estar expuestas a cargas particularmente altas en caso de un choque. Durante la conformación en caliente, también llamada endurecimiento por prensado en caliente, los llantones, que previamente se han separado de un fleje de acero laminado en caliente o en frío, se calientan a una temperatura de deformación que generalmente está por encima de la temperatura de austenización del acero respectivo y se colocan en estado caliente en el molde de una prensa de conformación. En el curso de la conformación llevada a cabo a continuación, el recorte de chapa o la pieza constructiva formada a partir de él experimenta un enfriamiento rápido por contacto con la herramienta fría. A este respecto, las tasas de enfriamiento se establecen de manera que se obtiene una estructura endurecida en la pieza constructiva.

El documento WO 2015/036151 A1 desvela un procedimiento para la fabricación de una pieza constructiva de acero provista de un recubrimiento anticorrosión metálico y una pieza constructiva de acero correspondiente. El procedimiento de acuerdo con este documento comprende recubrir un producto plano de acero con una aleación de aluminio, zinc, magnesio y, dado el caso, silicio y hierro, cortar un llantón a partir del producto plano de acero, calentar el llantón y conformar el llantón para obtener la pieza constructiva de acero deseada.

El documento DE 699 07 816 T2 describe un procedimiento para la fabricación de una chapa de acero laminada en caliente y en frío revestida con una resistencia muy alta después del tratamiento térmico. Para ello, un producto plano de acero se dota de un recubrimiento y se trata térmicamente. Durante el tratamiento térmico, la pieza de trabajo se calienta a una temperatura de más de 750 °C.

El documento EP 2993248 A1 desvela un producto plano de acero con un recubrimiento que contiene aluminio, en donde este contiene de 0,005 a 0,7% en peso de al menos un metal alcalino y/o alcalinotérreo, y un procedimiento para su fabricación. En este procedimiento, el producto plano de acero recubierto se calienta a una temperatura de 700 a 900 °C durante 360 s, 600 s u 800 s y a continuación se conforma.

El documento EP 2993248 A1 desvela productos planos de acero con bajos contenidos de hidrógeno difusible.

El documento WO 2018/234102 A1 desvela un procedimiento para la fabricación de una pieza constructiva de acero que comprende un sustrato y un recubrimiento, una pieza constructiva de acero correspondiente y su uso en el sector de la automoción.

En el calentamiento de los recortes de chapa, que se componen de un sustrato de acero y un recubrimiento anticorrosivo metálico a base de aluminio, el hidrógeno se difunde a través del recubrimiento metálico hacia el sustrato de acero como resultado de la reacción superficial de la humedad presente en el horno con el revestimiento de aluminio. Después del endurecimiento en prensa, el hidrógeno ya no puede salir del sustrato de acero, ya que el recubrimiento metálico representa una barrera para el hidrógeno difusible Hdif. El contenido de Hdif reduce las tensiones que el acero puede soportar con el tiempo, y pueden producirse fracturas espontáneas "inducidas por hidrógeno" en presencia de tensiones de tracción en la chapa. Para evitar grietas debido a las tensiones que suelen presentarse en la construcción de carrocería bruta, el contenido de hidrógeno difusible debe estar por debajo de un valor específico de la pieza constructiva. Este valor depende, entre otras cosas, de la complejidad de la operación de conformación en caliente, el procesamiento posterior mediante corte por láser, punzonado, corte mecánico o recorte en caliente, por ejemplo, y la situación de instalación y el concepto de ensamble y, por lo tanto, el estado de tensión en la carrocería. La cantidad de Hdif restante después del procesamiento debe ser preferentemente ≤ 0,4 ppm (partes por millón) antes de los procesos críticos de carrocería bruta, dependiendo del procesamiento mencionado. También existen procedimientos de fabricación en los que se laminan zonas de flejes de acero recubiertos hasta obtener un grosor de chapa inferior al de otras zonas y luego de ellas se eliminan los correspondientes recortes de chapa con diferentes grados de laminado. Esto permite generar piezas constructivas de peso optimizado y adaptados a la carga. La relación entre la reducción de grosor debido al laminado y el grosor inicial se denomina grado de laminado. De acuerdo con la invención, a este respecto, el grado de laminado se aplica solo a un proceso de laminado en el que el recubrimiento ya está presente sobre el sustrato. Las zonas laminadas con un grosor de chapa menor en comparación con el grosor de chapa existente antes de que se llevara a cabo el laminado presentan una densidad de defectos significativamente mayor en el sustrato de acero gracias al laminado. Como resultado, el hidrógeno difusible puede acumularse mejor en las zonas laminadas que en las zonas no laminadas, por lo que se presenta un mayor contenido de hidrógeno difusible después de la conformación en caliente y el endurecimiento en prensa. Por consiguiente, el agrietamiento inducido por hidrógeno puede ocurrir mucho más rápidamente después de la conformación en caliente y el endurecimiento en prensa en el material laminado después del recubrimiento. Un método conocido para disminuir el contenido de hidrógeno difusible en la pieza constructiva es disminuir el punto de rocío en el horno en el que se calienta la chapa de acero antes de la conformación para reducir por ello la formación de hidrógeno difusible a partir de la humedad presente de la atmósfera de horno durante la oxidación del sustrato y, disminuir por ello también la absorción de Hdif de la pieza constructiva de acero. Sin embargo, la disminución del punto de rocío es tanto más compleja cuanto más bajo debe establecerse el punto de rocío. Por lo tanto, es deseable no influir en el punto de rocío en la medida de lo posible y, si es necesario, no disminuirlo demasiado.

Por lo tanto, la presente invención se basa en el objetivo de poner a disposición un procedimiento para la fabricación de piezas constructivas de acero, que comprende un sustrato y un recubrimiento, con el que pueden obtenerse piezas constructivas de acero correspondientes que presentan un contenido de Hdif lo más bajo posible para minimizar el riesgo de agrietamiento inducido por hidrógeno después de la conformación en caliente y en el uso posterior. Además, es un objetivo de la presente invención proporcionar un procedimiento con el que sea posible no exceder en una pieza constructiva conformada en caliente un contenido de Hdif específico mediante la selección de distintos parámetros de horno en función del grado de laminado y del grosor de chapa del producto plano de acero utilizado.

Este objetivo se logra mediante el procedimiento de acuerdo con la invención para la fabricación de una pieza constructiva de acero con un contenido de hidrógeno difusible Hdif de a 0,4 ppm que comprende al menos las etapas:

(A) proporcionar un producto plano de acero con un recubrimiento que contiene (todos los datos en % en peso) de 3 a 15 de Si, de 1 a 3,5 de Fe, de 0,05 a 5,0 de metales alcalinos y/o alcalinotérreos, resto Al e impurezas inevitables, que presenta una relación entre el grado de laminado y el grosor de chapa(WGB) de 0,8 a 200,

(B) determinar un valor WOP en función de la relación entre el grado de laminado y el grosor de chapa WGB dentro de un área definida por tramos de conexión rectos entre los puntos P11 (WGB 0,8, WOP 100) y P13 (WGB 0,8, WOP 800), P13 (WGB 0,8, WOP 800) y P21 (WGB 26, WOP 650), P21 (WGB 26, WOP 650) y P41 (WGB 74, WOP 590), P41 (WGB 74, WOP 590) y P53 (WGB 150, WOP 520), P53 (WGB 150, WOP 520) y P51 (WGB 150, WOP 100), así comoP51 (WGB 150, ^{W o P}100) y P11 (WGB 0,8, ^{W o P}100) en un sistema de coordenadas en el que el valor WOP se traza en el eje y, y la relación entre el grado de laminado y el grosor de chapa se representan en el eje x, como se muestra preferentemente en la figura 1,

(C) tratar el producto plano de acero a una temperatura de horno media Thorno (en Kelvin (K)) durante una duración thorno (en horas (h)), en donde la temperatura del punto de rocío de la atmósfera de horno del horno Tpunto de rocío (en Kelvin (K)), la temperatura media del horno Thorno (en K) y la duración thorno (en h) se ajustan de acuerdo con la siguiente ecuación de fórmula general (1)

, y

(D) conformar el producto plano de acero calentado de la etapa (C) en un molde con enfriamiento simultáneo para obtener la pieza constructiva de acero.

Además, estos objetivos también se resuelven mediante una pieza constructiva de acero correspondiente y mediante el uso de la pieza constructiva de acero de acuerdo con la invención en el sector de la automoción, en particular como soporte/refuerzo de parachoques, refuerzo de puertas, refuerzo de columnas B, refuerzo de columnas A, cuadro de techo o faldón lateral.

El procedimiento de acuerdo con la invención se describe en detalle a continuación.

El procedimiento de acuerdo con la invención sirve para fabricar una pieza constructiva de acero con un contenido de hidrógeno difusible H^{d if}de hasta 0,4 ppm, preferentemente de 0,01 a 0,4 ppm, de manera particularmente preferente de 0,05 a 0,4 ppm, por ejemplo 0,1, 0,2, 0,3 o 0,4 ppm, en cada caso en el material después de la conformación en caliente. H^{d if}describe a este respecto la cantidad de átomos de hidrógeno que están presentes en forma disuelta en el sustrato de acero después de la conformación en caliente. Los métodos para determinar el contenido de H^{d if}son conocidos per se por el experto en la técnica, por ejemplo, espectrometría de masas por desorción con muestras calentadas (en inglés Thermal Desorption Mass Spectrometry (TDMS)).

La etapa (A) del procedimiento de acuerdo con la invención comprende proporcionar un producto plano de acero con un recubrimiento que contiene (todos los datos en % en peso) de 3 a 15 de Si, de 1 a 3,5 de Fe, de 0,05 a 5,0 de metales alcalinos y/o metales alcalinotérreos, resto Al e impurezas inevitables, que presenta una relación entre el grado de laminado y grosor de chapa superior a de 0,8 a 200.

De acuerdo con la invención, en la etapa (A) del procedimiento de acuerdo con la invención, puede utilizarse cualquier producto plano de acero con un recubrimiento correspondiente que parezca adecuado para el experto en la materia. De acuerdo con la invención, se utiliza un producto plano de acero en el procedimiento de acuerdo con la invención, que contiene (todos los datos en % en peso)

de 0,06 a 0,50, preferentemente 0,18 a 0,37, de manera particularmente preferente de 0,20 a 0,25 C, de 0,50 a 3,0, preferentemente de 0,80 a 2,00, de manera particularmente preferente de 1,00 a 1,60 de Mn, de 0,10 a 0,50, preferentemente de 0,15 a 0,40, de manera particularmente preferente de 0,20 a 0,30 de Si, de 0,01 a 1,00, preferentemente de 0,10 a 0,5, de manera particularmente preferente de 0,10 a 0,40 de Cr, hasta 0,20, preferentemente de 0,01 a 0,10, de forma especialmente preferente de 0,01 a 0,05 de Ti, hasta 0,10, preferentemente de 0,01 a 0,05, de manera particularmente preferente de 0,02 a 0,05 de Al, hasta 0,10, preferentemente de 0,00 a 0,05, de forma especialmente preferente de 0,00 a 0,02 de P, hasta 0,1, preferentemente de 0,001 a 0,1 de Nb,

hasta 0,01 de N,

hasta 0,05, preferentemente de 0,00 a 0,005, más preferentemente de 0,00 a 0,003 de S y

hasta 0,1, preferentemente de 0,001 a 0,05, de forma especialmente preferente de 0,002 a 0,0035 de B, resto hierro e impurezas inevitables,

con un recubrimiento que contiene (todos los datos en % en peso)

de 3 a 15 de Si,

de 1 a 3,5 de Fe,

de 0,05 a 5,0, preferentemente de 0,05 a 1,5, de manera particularmente preferente de 0,11 a 0,6 de metales alcalinos y/o alcalinotérreos, resto Al e impurezas inevitables.

De acuerdo con la invención, las impurezas inevitables en el sustrato son, por ejemplo, Cu, Mo, V, Ni y/o Sn.

El producto plano de acero utilizado es preferentemente un fleje, en particular una fleje en caliente o un fleje en frío, una chapa, es decir, una pieza de una fleje en caliente o un fleje en frío, o un llantón de un fleje en caliente o un llantón de un fleje en frío. La presente invención se refiere preferentemente al procedimiento de acuerdo con la invención, en donde el producto plano de acero es un llantón fabricado a partir de un fleje en caliente o un llantón fabricado a partir de un fleje en frío.

Los procedimientos para la fabricación de un fleje en caliente o un fleje en frío son conocidos por el experto en la materia y se describen, por ejemplo, en (Hoffmann, Hartmut; Neugebauer, Reimund; Spur, Günter (2012): Handbuch Umformen. Múnich: Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG. páginas 109 a 165 y páginas 196 a 207).

El sustrato de acero utilizado de acuerdo con la invención presenta preferentemente una estructura de dureza, por ejemplo, al menos 80% de martensita, resto bainita, ferrita y austenita retenida.

El producto plano de acero producido de acuerdo con la invención está provisto de un recubrimiento, en donde el recubrimiento contiene preferentemente de 3 a 15, de manera particularmente preferente de 7 a 12, de manera muy particularmente preferente de 9 a 10 de Si, de 1 a 3,5, preferentemente de 2 a 3,5 de Fe, de 0,05 a 5,0, preferentemente de 0,05 a 1,5, de manera particularmente preferente de 0,11 a 0,6 de metales alcalinos y/o alcalinotérreos, resto Al e impurezas inevitables (todos los datos en % en peso). En el contexto de la presente invención, los metales alcalinos y/o alcalinotérreos son preferentemente magnesio, calcio y/o litio, de manera particularmente preferente magnesio.

Los procedimientos para la fabricación de un producto plano de acero revestido correspondiente son conocidos de por sí por el experto en la materia, por ejemplo, el recubrimiento puede llevarse a cabo mediante recubrimiento por inmersión en caliente, recubrimiento electrolítico o por medio de un proceso de recubrimiento de piezas. Por lo tanto, la presente invención se refiere preferentemente al procedimiento de acuerdo con la invención, en donde el recubrimiento tiene lugar mediante recubrimiento por inmersión en caliente, recubrimiento electrolítico o mediante un proceso de recubrimiento de piezas.

La aleación de aluminio-silicio-hierro se aplica preferentemente por medio de un proceso continuo de recubrimiento por inmersión en caliente. La temperatura del baño de fusión de aluminio durante el recubrimiento se sitúa preferentemente entre 660 °C y 720 °C.

El silicio en el recubrimiento actúa como un bloqueador de difusión y sirve para calmar el baño de fusión cuando se aplica el recubrimiento formado a partir de la aleación de aluminio mediante el recubrimiento por inmersión en caliente.

De acuerdo con la invención, el grosor del recubrimiento es preferentemente de 5 a 60 μm, preferentemente de 10 a 40 μm. Esto da como resultado un peso de carga de revestimiento de acuerdo con la invención del recubrimiento en ambos lados de 20 a 240 g/m2, preferentemente de 40 a 200 g/m2, de manera particularmente preferente de 50 a 180 g/m2, por ejemplo, de 60, 80 o 150 g/m2. Por lo tanto, la presente invención se refiere preferentemente al procedimiento de acuerdo con la invención, en donde el peso de carga de revestimiento del recubrimiento en ambos lados es de 20 a 240 g/m2

De acuerdo con la invención, el recubrimiento puede presentarse en un lado del producto plano de acero o en ambos lados del producto plano de acero. Por lo tanto, la presente invención se refiere preferentemente al procedimiento de acuerdo con la invención, en donde el recubrimiento se presenta en un lado del producto plano de acero o en ambos lados del producto plano de acero.

El producto plano de acero proporcionado en la etapa (A) del procedimiento de acuerdo con la invención presenta una relación entre el grado de laminado y el grosor de chapa de 0,8 a 200, preferentemente mayor de 0,8 a 180, de manera particularmente preferente mayor de 0,8 a 150.

El producto plano de acero proporcionado de acuerdo con la invención presenta a este respecto preferentemente un grado de laminado de 0,5 a 75 %, de manera particularmente preferente de 2,5 a 60 %. De acuerdo con la invención, el grado de laminado se da en %. En el marco de la presente invención, el grado de laminado significa la relación entre la reducción de grosor debida al laminado y el grosor inicial del producto plano de acero, en particular, el grado de laminado se determina según la siguiente fórmula (2):

siendo h igual a la reducción de grosor debida al laminado, es decir, grosor inicial - grosor final (Ah = ha- h-i) y hü igual al grosor inicial del producto plano de acero, en mm en cada caso. En una forma de realización preferente del procedimiento de acuerdo con la invención, en la etapa (A) se usa un producto plano de acero que presenta zonas que se laminan a un grosor de chapa menor que otras zonas. En este caso preferido de acuerdo con la invención, para la pieza constructiva respectiva se toma como base el mayor grado de laminado existente.

La relación adimensional entre el grado de laminado y el grosor de chapa (WGB) se determina de acuerdo con la invención usando la siguiente fórmula (3):

en donde el grosor de chapa se establece en mm y es idéntico a hi, que es el grosor final del producto plano de acero después del laminado.

De acuerdo con la invención, los productos planos de acero utilizados en la etapa (A) del procedimiento de acuerdo con la invención se presentan preferentemente en un grosor de chapa (grosor final hi) de 0,5 a 6 mm, de manera especialmente preferente de 0,8 a 3 mm.

De acuerdo con la invención, preferentemente, el producto plano de acero recubierto de la etapa (A), después de que se ha llevado a cabo la etapa de procedimiento (B), se transfiere directamente a la etapa de procedimiento (C) de acuerdo con la invención. Sin embargo, también es posible que se lleven a cabo otras etapas entre las etapas (A) y (B) o (C), por ejemplo, separación de zonas, en particular chapas o llantones, del producto plano de acero, por ejemplo, mediante corte por cizallamiento. o corte por láser, realización de orificios mediante mecanizado por láser o estampación, y/o tratamientos térmicos previos para alterar las propiedades del recubrimiento o sustrato.

La etapa (B) del procedimiento de acuerdo con la invención comprende la determinación de un valor WOP en función de la relación entre el grado de laminado y el grosor de chapa WGB dentro de un área definida por secciones tramos de conexión rectos entre los puntos P11 (WGB 0,8, WOP 100) y P13 (WGB 0,8, WOP 800), P13 (WGB 0,8, WOP 800) y P21 (WGB 26, WOP 650), P21 (WGB 26, WOP 650) y P41 (WGB 74, WOP 590), P41 (WGB 74, WOP 590) y P53 (WGB 150, WOP 520), P53 (WGB 150, WOP 520) y P51 (WGB 150, WOP 100), así como P51 (WGB 150, WOP 100) y P11 (WGB 0,8, WOP 100) en un sistema de coordenadas en el que el valor WOP se traza en el eje y, y la relación entre el grado de laminado y el grosor de chapa se traza en el eje x, como se representa preferentemente en la figura 1. De acuerdo con la invención, se determina así un rango de valores WOP adecuado, a partir del cual puede seleccionarse a su vez un valor WOP. Sin embargo, de acuerdo con la invención, todos los valores WOP situados en el rango de valores WOP determinado cumplen la condición de que se obtenga una pieza constructiva de acero con un contenido de hidrógeno difusible de como máximo 0,4 ppm.

La etapa (B) del procedimiento de acuerdo con la invención sirve para determinar un valor WOP en función de la relación entre el grado de laminado/grosor de chapa del producto plano de acero utilizado, en donde WOP significa "parámetro de horno relacionado con el hidrógeno" y es sin unidades. El valor WOP proporciona entonces información sobre los parámetros del proceso con los que debe realizarse el tratamiento térmico en la etapa (C) para obtener piezas constructivas de acero con contenidos de hidrógeno difusible de 0,4 ppm como máximo.

Al determinar el valor WOP de acuerdo con la presente invención, se averigua un rango para valores WOP adecuados a través de la relación entre el grado de laminado y el grosor de chapa. Entonces, a partir de este rango puede seleccionarse preferentemente un valor WOP que luego se usa para determinar con la ecuación de la fórmula general (I) el valor correspondiente para Thorno, thorno y Tpunto de rocío. En general, sin embargo, todos los valores presentes en el rango correspondientemente determinado de los valores WOP son adecuados para utilizarse en la ecuación de la fórmula general (I) para averiguar valores correspondientes para Thorno, thorno y Tpunto de rocío.

La etapa (B) del procedimiento de acuerdo con la invención se realiza preferentemente al determinarse gráficamente (zona A) el valor WOP dentro de un área definida por tramos de conexión rectos entre los puntos P11 (WGB 0,8, WOP 100) y P13 (WGB 0,8, WOP 800), P13 (WGB 0,8, WOP 800) y P21 (WGB 26, WOP 650), P21 (WGB 26, WOP 650) y P41 (WGB 74, WOP 590), P41 (WGB 74, WOP 590) y P53 (WGB 150, WOP 520), P53 (WGB 150, WOP 520) y P51 (WGB 150, WOP 100), así como P51 (WGB 150, WOP 100) y P11 (WGB 0,8, WOP 100) en un sistema de coordenadas en el que el valor WOP se traza en el eje y, y la relación entre el grado de laminado y el grosor de chapa se traza en el eje x, para formar una relación dada entre el grado de laminado y el espesor de chapa. El diagrama correspondiente se muestra en la Figura 1, el área A resulta de una combinación de las áreas parciales "3", "4" y "5" representadas en la Figura 1.

En una forma de realización preferente del procedimiento de acuerdo con la invención, la determinación del valor WOP de acuerdo con la etapa (B) del procedimiento de acuerdo con la invención se realiza dentro de un área definida por tramos de conexión rectos entre los puntos P12 (WGB 0,8, WOP 300) y P13 (WGB 0,8, WOP 800), P13 (WGB 0,8, WOP 800) y P21 (WGB 26, WOP 650), P21 (WGB 26, WOP 650) y P41 (WGB 74, WOP 590), P41 (WGB 74, WOP 590) y P53 (WGB 150, WOP 520), P53 (WGB 150, WOP 520) y P52 (WGB 150, WOP 200), P52 (WGB 150, WOP 200) y P32 (WGB 50, WOP 200), P32 (WGB 50, WOP 200) y P33 (WGB 50, WOP 300), así como P33 (WGB 50, WOP 300) y P12 (WGB 0,8, WOP 300) en un sistema de coordenadas en el que el valor WOP está trazado en el eje y, y la relación entre el grosor de chapa y grado de laminado (WGB) se traza en el eje x (área B). El diagrama correspondiente se muestra en la Figura 1, el área B son las subáreas "5" representadas sin las subáreas "3" y "4" en la figura 1.

Con el valor WOP determinado en la etapa (B) del procedimiento de acuerdo con la invención, puede determinarse de acuerdo con la invención a qué temperatura de punto de rocío de la atmósfera del horno Tpunto de rocío, a qué temperatura de horno Thorno media y por cuánto tiempo thorno se lleva a cabo la etapa (C) del procedimiento de acuerdo con la invención.

La etapa (C) del procedimiento de acuerdo con la invención comprende el tratamiento del producto plano de acero a una temperatura de horno media Thorno (en K) para una duración thorno (en h), en donde la temperatura de punto de rocío de la atmósfera de horno Tpunto de rocío (en K), la temperatura de horno media Thorno (en K) y la duración thorno (en h) se ajustan de acuerdo con la siguiente ecuación de fórmula general (1)

de manera que el valor WOP esté dentro del intervalo fijado utilizando la Figura 1 entre el valor WOP mínimo y máximo.

La temperatura de horno Thorno (en K) es la temperatura que prevalece por término medio en el horno en el que se realiza la etapa (C) del procedimiento de acuerdo con la invención. De acuerdo con la invención, Thorno puede asumir cualquier valor que un experto en la materia considere apropiado. Preferentemente en el procedimiento de acuerdo con la invención, Thorno AC1 asciende hasta 1373 K, preferentemente de 1113 a 1253 K, de manera especialmente preferente de 1133 a 1223 K, de manera muy especialmente preferente de 1153 a 1193 K. A este respecto AC1 significa la primera temperatura de austenización, que depende de la composición de la aleación.

La duración thorno (en h) es el tiempo durante el cual la temperatura de horno Thorno mencionada prevalece en la etapa (C). De acuerdo con la invención, thorno puede asumir cualquier valor que un experto en la materia considere apropiado. En el procedimiento de acuerdo con la invención, thorno describe en particular, el período en el que el producto plano de acero se mueve a través de un horno continuo o permanece en un horno estacionario. En el procedimiento de acuerdo con la invención, thorno es preferentemente de 0,05 a 0,5 h, preferentemente de 0,067 a 0,25 h, de manera particularmente preferente de 0,067 a 0,4 h.

En una forma de realización, la temperatura del horno Thorno, duración thorno y el valor WOP se emplean para calcular y luego ajustar la temperatura de punto de rocío de la atmósfera de horno del horno Tpunto de rocío mediante la ecuación (1). La temperatura de punto de rocío del horno Tpunto de rocío (en K) asciende, por ejemplo, de 243,15 a 333,15 K, preferentemente de 253,15 a 303,15 K, de manera particularmente preferente de 263,15 a 293,15 K.

En una forma de realización preferente adicional, la temperatura de punto de rocío de la atmósfera de horno del horno Tpunto de rocío, duración thorno y el valor WOP se emplean para calcular y luego ajustar la temperatura de horno Thorno mediante la ecuación (1).

En otra forma de realización preferente, la temperatura de punto de rocío de la atmósfera del horno del horno Tpunto de rocío, temperatura de horno Thorno y valor WOP se utilizan para calcular y luego ajustar la duración thorno mediante la ecuación (1).

La etapa (C) del procedimiento de acuerdo con la invención puede llevarse a cabo generalmente en cualquier horno conocido por el experto en la materia, por ejemplo, hornos con solera de rodillos, hornos de cámara, hornos de cámara multicapa, hornos de balancines.

La etapa (D) del procedimiento de acuerdo con la invención comprende la conformación del producto plano de acero calentado de la etapa (C) en un molde con enfriamiento simultáneo para obtener la pieza constructiva de acero.

En general, en la etapa (D) del procedimiento de acuerdo con la invención, pueden utilizarse todos los procedimientos para la conformación en caliente conocidos por el experto en la materia, por ejemplo, descritos en Warmumformung im Automobilbau - Verfahren, Werkstoffe, Oberflachen, Landsberg/Lech: editorial Moderne Industrie, 2012, Die Bibliothek der Technik.

En la etapa (D) del procedimiento de acuerdo con la invención, la pieza constructiva de acero deseada se obtiene a partir del producto plano de acero de la etapa (C) mediante conformación. Para que la pieza constructiva de acero desarrolle la estructura de dureza deseada, por ejemplo, al menos un 80 % de martensita, resto bainita, ferrita y austenita retenida, la conformación se lleva a cabo con enfriamiento simultáneo. El enfriamiento en la etapa (C) del procedimiento de acuerdo con la invención se realiza preferentemente a este respecto a una velocidad de 27 a 1000 K/s, de forma especialmente preferente de 50 a 500 K/s. Por tanto, la presente invención se refiere preferentemente al procedimiento de acuerdo con la invención, en donde el enfriamiento en la etapa (D) se realiza a una velocidad de enfriamiento de 27 a 500 K/s.

La presente invención también se refiere a una pieza constructiva de acero que contiene (todos los datos en % en peso)

de 0,06 a 0,50, preferentemente de 0,18 a 0,37, de manera particularmente preferente de 0,20 a 0,25 C, de 0,50 a 3,0, preferentemente de 0,80 a 2,00, de manera particularmente preferente de 1,00 a 1,60 de Mn, de 0,10 a 0,50, preferentemente de 0,15 a 0,40, de manera particularmente preferente de 0,20 a 0,30 de Si, de 0,01 a 1,00, preferentemente de 0,10 a 0,5, de manera particularmente preferente de 0,10 a 0,40 de Cr, hasta 0,20, preferentemente de 0,01 a 0,10, de forma especialmente preferente de 0,01 a 0,05 de Ti, hasta 0,10, preferentemente de 0,01 a 0,05, de manera particularmente preferente de 0,02 a 0,05 de Al, hasta 0,10, preferentemente de 0,00 a 0,05, de forma especialmente preferente de 0,00 a 0,02 de P, hasta 0,1, preferentemente de 0,001 a 0,1 de Nb,

hasta 0,01 de N,

con un recubrimiento que contiene (todos los datos en % en peso)

de 3 a 15 de Si,

de 1 a 3,5 de Fe,

de 0,05 a 5,0, preferentemente de 0,05 a 1,5, de manera particularmente preferente de 0,11 a 0,6, metales alcalinos y/o alcalinotérreos,

resto Al e impurezas inevitables,

fabricada mediante el procedimiento de acuerdo con la invención. El peso de carga de revestimiento del recubrimiento en ambos lados de la pieza constructiva de acero de acuerdo con la invención es preferentemente de 20 a 240 g/m2.

La pieza constructiva de acero de acuerdo con la invención presenta preferentemente una capa de aleación totalmente aleada entre el sustrato de acero y el recubrimiento a base de Al. La pieza constructiva de acero de acuerdo con la invención presenta preferentemente una capa de aleación completamente aleada en un grosor de 5 a 60 μm, preferentemente de 10 a 45 μm. El grosor de la capa de aleación puede medirse utilizando procedimientos conocidos por los expertos en la materia (por ejemplo, según la norma DIN EⁿISO 1463).

Los detalles y las formas de realización preferentes mencionados con respecto al procedimiento de acuerdo con la invención se aplican correspondientemente a la pieza constructiva de acero de acuerdo con la invención.

La presente invención se refiere también al uso de una pieza constructiva de acero recubierta de acuerdo con la invención en el sector de la automoción en particular como soporte/refuerzo de parachoques, refuerzo de puertas, refuerzo de montantes B, refuerzo de montantes A, cuadro de techo o faldón lateral.

Con respecto a las características individuales del uso de acuerdo con la invención y las formas de realización preferidas, se aplica de manera correspondiente lo dicho con respecto al procedimiento de acuerdo con la invención.

Figuras

La figura 1 muestra un diagrama en el que se representa el valor WOP frente a la relación entre el grado de laminado y el grosor de chapa. En ella significan

1 valor WOP (valor del parámetro de horno relacionado con el hidrógeno)

2 WGB (relación entre el grado de laminado y el grosor de chapa)

3 subárea "3"

4 subárea "4"

5 subárea "5"

La figura 2 muestra a modo de ejemplo cómo, de acuerdo con la invención, se determina el valor WOP con una relación conocida entre el grado de laminado y el grosor de chapa, a este respecto significan

E1 grado de laminado 0,5 %, grosor de chapa inicial 3,0 mm, relación entre el grado de laminado y el grosor de chapa 1,6, lo que da como resultado un valor WOP de 300 a 790.

E2 grado de laminado 2,5 %, grosor de chapa inicial 3,0 mm, relación entre el grado de laminado y el grosor de chapa 3,8, lo que da como resultado un valor WOP de 300 a 780.

E3 grado de laminado 30 %, grosor de chapa inicial 1,5 mm, relación entre el grado de laminado y el grosor de chapa 41,8, lo que da como resultado un valor WOP de 300 a 630.

E4 grado de laminado 50 %, grosor de chapa inicial 1,98 mm, relación entre el grado de laminado y el grosor de chapa 63,6 o grado de laminado 47 %, grosor de chapa inicial 1,5 mm, relación entre el grado de laminado y el grosor de chapa 64,7 que da como resultado un valor WOP de 200 a 600 en cada caso.

Ejemplos

Ejemplo 1

Los siguientes ejemplos de realización sirven para explicar la invención con más detalle.

Se utilizan llantones que se han obtenido a partir de masas fundidas con los componentes de aleación de acuerdo con la Tabla 1.

T l 1: m i i n l m f n i l r l n r iliz

Los productos planos de acero utilizados presentan un recubrimiento que contiene del 9 al 10 % en peso de Si, del 2 al 3,5 % en peso de hierro, resto aluminio y la cantidad de Mg que se especifica en la Tabla 2. El peso de carga de recubrimiento, el grado de laminado y el grosor de chapa de los productos planos de acero utilizados también se mencionan en la Tabla 2. A través de la relación entre el grado de laminado y el grosor de chapa (fórmula 3) en el diagrama de acuerdo con la FIG. 1 se averigua el valor WOP correspondiente y a través de la fórmula (1) a continuación se averiguan y ajustan Thorno, thorno y Tpunto de rocío de la atmósfera de horno. El producto plano de acero calentado de esta manera se retira del horno a continuación y, después de un tiempo de transporte de 6 segundos, se introduce en un molde. Después de la introducción en el molde, inmediatamente se junta y permanece cerrado durante unos 20 segundos para enfriar la pieza constructiva a <80 °C mediante contacto con los moldes enfriados. Se toman muestras de las piezas constructivas de acero fabricadas que se analizan mediante espectrometría de masas por desorción con muestras calentadas (en inglés Thermal Desorption Mass Spectrometry (TDMs )) con respecto a la cantidad contenida de hidrógeno difusible (Hdif).

Ejemplo 2

Determinación a modo de ejemplo de valores permisibles para Thorno, thorno y Tpunto de rocío para mantener un valor Hdif de 0,4 ppm en piezas constructivas fabricadas a partir de productos planos de acero.

Ejemplo E3 de la Figura 2:h0 = 2,143 mm; h = grosor de chapa = 1,5 mm; Ah = 0,643 mm, recubrimiento con 0,35 en peso de Mg. - %

Para el valor WGB de 41,8, puede leerse un valor WOP de 300 a 630 en la Figura 1 o calcularlo usando los puntos indicados. Ahora los tres parámetros Thorno, thorno y Tpunto de rocío pueden fijarse para dar un valor WOP de: 300 ≤ WOP ≤ 630, por ejemplo: Thorno = 930 °C = 1203,15 K; fhorno = 400 s = 0,111 h; y punto de rocío = 10 °C = 283,15 K

Dado que el valor WOP calculado de 487 está entre 300 y 630, puede mantenerse un valor Hdif máximo de 0,4 ppm en la pieza constructiva.

Aplicabilidad comercial

La pieza constructiva de acero fabricado de acuerdo con la invención presenta una baja tendencia a las fracturas inducidas por hidrógeno bajo esfuerzos de carga y, por lo tanto, puede usarse ventajosamente en el sector de la automoción, la construcción de aeronaves o la construcción de vehículos ferroviarios.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la fabricación de una pieza constructiva de acero con un contenido de hidrógeno difusible Hd¡t de hasta 0,4 ppm, que comprende al menos las etapas:

(A) proporcionar un producto plano de acero que contiene (todos los datos en % en peso):

de 0,06 a 0,50 de C,

de 0,50 a 3,0 de Mn,

de 0,10 a de 0,50 de Si,

de 0,01 a 1,00 de Cr,

hasta 0,20 de Ti,

hasta 0,10 de Al,

hasta 0,10 de P,

hasta 0,1 de Nb,

hasta 0,01 de N,

hasta 0,05 de S y

hasta 0,1 de B,

resto hierro e impurezas inevitables,

con un recubrimiento que contiene (todos los datos en % en peso) de 3 a 15 de Si, de 1 a 3,5 de Fe, de 0,05 a 5,0 de metales alcalinos y/o alcalinotérreos, resto Al e impurezas inevitables, que presenta una relación entre el grado de laminado y el grosor de chapa (WGB) de más de 0,8 a 200, en donde WGB es un valor adimensional determinado por

en donde el grosor de chapa se establece en mm y es idéntico a h-i, el grosor final del producto plano de acero después del laminado,

(B) determinar un valor WOP en función de la relación entre el grado de laminado y el grosor de chapa WGB dentro de un área definida por tramos de conexión rectos entre los puntos P11 (WGB 0,8, WOP 100) y P13 (WGB 0,8, WOP 800), P13 (WGB 0,8, WOP 800) y P21 (WGB 26, WOP 650), P21 (WGB 26, WOP 650) y P41 (WGB 74, WOP 590), P41 (WGB 74, WOP 590) y P53 (WGB 150, WOP 520), P53 (WGB 150, WOP 520) y P51 (WGB 150, WOP 100), así como P51 (WGB 150, ^{W o P}100) y P11 (WGB 0,8, WOP 100) en un sistema de coordenadas en el que el valor WOP se traza en el eje y, y la relación entre el grado de laminado y el grosor de chapa en el eje x, (C) tratar el producto plano de acero a una temperatura de horno media Thorno (en K) durante una duración thorno (en h), en donde la temperatura del punto de rocío de la atmósfera de horno del horno Tpunto de rocío (en K), la temperatura media de horno Thorno (en K) y la duración thorno (en h) se ajustan de acuerdo con la siguiente ecuación de fórmula general (1)

, y

(D) conformar el producto plano de acero calentado de la etapa (B) en un molde con enfriamiento simultáneo para obtener la pieza constructiva de acero.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la determinación del valor WOP de acuerdo con la etapa (B) dentro de un área definida por tramos de conexión rectos entre los puntos P12 (WGB 0,8, WOP 300) y P13 (WGB 0,8, WOP 800), P13 (WGB 0,8, WOP 800) y P21 (WGB 26, WOP 650), P21 (WGB 26, WOP 650) y P41 (WGB 74, WOP 590), P41 (WGB 74, WOP 590) y P53 (WGB 150, WOP 520), P53 (WGB 150, WOP 520) y P52 (WGB 150, WOP 200), P52 (WGB 150, WOP 200) y P32 (WGB 50, WOP 200), P32 (WGB 50, WOP 200) y P33 (WGB 50, WOP 300), así como P33 (WGB 50, WOP 300) y P12 (WGB 0,8, WOP 300) en un sistema de coordenadas en el que el valor WOP se traza en el eje y, y la relación entre el grado de laminado y grosor de chapa (WGB) se traza en el eje x.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por que thorno es de 0,05 a 0,5 h, preferentemente de 0,060 a 0,4 h, de manera particularmente preferente de 0,067 a 0,25 h.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el producto plano de acero es un llantón de un fleje en caliente o un llantón de un fleje en frío.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el recubrimiento se realiza mediante una inmersión en caliente, un recubrimiento electrolítico o mediante un procedimiento de recubrimiento de piezas.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el peso de carga de revestimiento del recubrimiento en ambos lados es de 20 a 240 g/m2

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que el enfriamiento en la etapa (D) se realiza a una velocidad de enfriamiento de 10 a 500 K/s, preferentemente por encima de 27 K/s.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que el contenido de hidrógeno difusible Hdif es de 0,1, 0,2, 0,3 o 0,4 ppm en el material después de la conformación en caliente.

9. Pieza constructiva de acero que comprende un sustrato que contiene (todos los datos en % en peso)

de 0,06 a 0,50 de C,

de 0,50 a 3,0 de Mn,

de 0,10 a de 0,50 de Si,

de 0,01 a 1,00 de Cr,

hasta 0,20 de Ti,

hasta 0,10, preferentemente de 0,01 a 0,05, de manera particularmente preferente de 0,02 a 0,05 de Al, hasta 0,10, preferentemente de 0,00 a 0,05, de forma especialmente preferente de 0,00 a 0,02 de P, hasta 0,1, preferentemente de 0,001 a 0,1 de Nb,

hasta 0,01 de N,

con un recubrimiento que contiene (todos los datos en % en peso)

de 3 a 15 de Si,

de 1 a 3,5 de Fe,

de 0,05 a 5,0 de metales alcalinos y/o alcalinotérreos,

resto Al e impurezas inevitables,

fabricada mediante el procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8,

en donde

el grado de laminado se aplica a un proceso de laminado el que el recubrimiento está contenido en el sustrato y el producto plano de acero se lamina después del recubrimiento,

y en donde la pieza constructiva de acero fabricada presenta un contenido de hidrógeno difusible Hdif de hasta 0,4 ppm.

10. Pieza constructiva de acero según la reivindicación 9, caracterizada por que el peso de carga de revestimiento del recubrimiento en ambos lados es de 20 a 240 g/m2.

11. Pieza constructiva de acero según una de las reivindicaciones 9 a 10, caracterizada por que presenta una capa de aleación completamente aleada en un grosor de 5 a 60 μm, preferentemente de 10 a 45 μm.

12. Uso de una pieza constructiva de acero recubierta según una de las reivindicaciones 9 a 11 en el sector de la automoción en particular como soporte/refuerzo de parachoques, refuerzo de puertas, refuerzo de montantes B, refuerzo de montantes A, cuadro de techo o faldón lateral.