BR102012019118A2 - Folha de aço laminada a frio e folha de aço eletrodepositada de alta resistência, tendo excelentes endurecibilidade e plasticidade por endurecimento ao fogo, e processo de manufatura das mesmas - Google Patents

Abstract

FOLHA DE AÇO LAMINADA A FRIO E FOLHA DE AÇO ELETRODEPOSITADA DE ALTA RESISTÊNCIA, TENDO EXCELENTES ENDURECIBILIDADE E PLASTICIDADE POR ENDURECIMENTO AO FOGO, E PROCESSO DE MANUFATURA DAS MESMAS. Um objeto da presente invenção é proporcioanr uma folha de aço laminada a frio de alta resistência, tendo excelentes endurecibilidade e plasticidade por endurecimento ao fogo. Especificamente, a presente invenção proporcoina uma folha de aço laminada a frio de alta resistência, tendo excelentes endurecibilidade e plasticidade por endirecimento ao fogo compreendendo em % em massa: C: 0,0010% a 0,0040%; Si: 0,05% ou menos; Mn: 0,1% a 1,0%; P: 0,10% ou menos; S: 0,03% ou menos; Al: 0,01% a 0,10%; N: 0,0050% ou menos; Nb: 0,005% a 0,025%; e o restante como Fe e impurezas eventuais, em que [%Nb]/[%C]<243>10 e [%Mn]/[%C] <242>100 , e a folha de aço tendo: um resistência à tração (TS) de pelo menos 340 MPa; um valor de endurecimento ao fogo (BH) de pelo menos 30 MPa; Um alongamento unifirme de pelo menos 18%; e um alongamento no limite superior de escoamento (YP-EL), após envelhecimento progressivo não superior a 1,0%{[%M]" representa teor (% em massa) do elemento M no aço}.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "FOLHA DE AÇO LAMINADA A FRIO E FOLHA DE AÇO ELETRODEPOSITADA DE ALTA RESISTÊNCIA, TENDO EXCELENTES ENDURECIBILIDADE E PLASTICIDADE POR ENDURECIMENTO AO FOGO, E PROCESSO DE MANUFATURA DAS MESMAS".

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção se refere a uma folha de aço laminada a frio de alta resistência e a uma folha de aço eletrodepositada tendo excelentes endurecibilidade e plasticidade por endurecimento ao fogo, que são adequadas para um elemento de painel, capô e similares de automóvel, bem como elementos que vão ser acabados por endurecimento ao fogo para máquinas de vender, escrivaninhas, aparelhos eletrodomésticos, equipamento de automação de escritório, materiais de construção e similares. A presente invenção também se refere a processos de manufatura da folha de aço e da folha de aço eletrodepositada.

Na presente invenção, uma "folha de aço" representa uma folha de aço laminada a fria, cuja espessura de folha é igual ou inferior a 2,0 mm. DESCRIÇÃO DA TÉCNICA RELACIONADA

Recentemente, em resposta à preocupação pública crescente sobre aspectos ambientais globais, tem havido uma demanda crescente para uso reprimido de placas de aço, que necessitam de emissões de CO2 de proporções relativamente grandes, durante um processo de produção das mesmas. Ainda mais, na indústria automotiva e similares, tem havido uma demanda crescente para veículos mais leves, para aperfeiçoar uma taxa de consumo de combustível e reduzir os gases de descarga.

Para satisfazer efetivamente essas demandas, considerou-se aumentar a resistência de uma placa metálica e fazê-la mais fina, isto é, produzir uma folha de aço de alta resistência. No entanto, em um caso dessa folha de aço de alta resistência, surgiram problemas, tais como a ocorrência de configurações defeituosas, devido ao rápido crescimento dela, durante a conformação à prensa, e às fissuras, devido à concentração de ten- são, provocada por insuficiência no alongamento uniforme do aço.

Convencionalmente, esse elemento formado por pressão de uma folha de aço, como descrito acima, é submetido frequentemente a acabamento de endurecimento ao fogo, após conformação à prensa. Em vista disso, tem havido uma alta demanda para uma folha de aço de alta resistência, cuja resistência pode ser aumentada ainda mais por utilização de calor, durante acabamento por endurecimento ao fogo, após conformação à prensa.

Como um exemplo de uma folha de aço, tendo excelente endu-recibilidade por endurecimento ao fogo, o pedido de patente JP-A 58-084929 descreve uma técnica de, em uma folha de aço tendo um teor de C igual ou superior a 0,01% em massa, aperfeiçoar as suas propriedades de envelhecimento por ajuste de uma razão B/N para que fique na faixa de 0,5 a 1,6 (de modo que N seja fixo), e conferindo à folha de aço uma endurecibilidade por endurecimento ao fogo por ajuste de uma razão Nb/C para que fique na faixa de 0,5 a 4 (de modo que o carbono solúvel se mantenha necessariamente no aço). Ainda mais, o pedido de patente JP-A 02-197549 descreve uma técnica de, em uma folha de aço tendo um teor de C na faixa de 0,001% a 0,0035% e um teor de Ti igual ou superior a 0,005% (% em massa), conferindo à folha de aço uma endurecibilidade por endurecimento ao fogo por ajuste de uma razão (Ti/48)/(S/32 + N/14) para que não seja superior a 1,0 (isto é, fixando S e N por Ti), e por controle da adição de carbono, de modo que todo o teor de carbono adicionado seja equivalente ao teor de carbono solúvel.

No entanto, a técnica do pedido de patente JP-A 58-084929 a-presenta um problema, pelo fato de que é difícil aumentar a resistência da folha de aço a um nível satisfatório.

Ainda mais, a técnica do pedido de patente JP-A 02-197549 tem um problema, pelo fato de que embora a sua folha de aço possa aumentar a resistência a um determinado grau, não pode garantir alongamento uniforme em uma maneira suficiente.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Como descrito acima, é difícil proporcionar uma folha de aço de alta resistência, tendo excelentes endurecibilidade e plasticidade por endurecimento ao fogo por meio das técnicas convencionais. A presente invenção objetiva solucionar vantajosamente esses problemas convencionais como descrito acima. Um objeto da presente invenção é proporcionar uma folha de aço laminada a frio de alta resistência, tendo excelentes endurecibilidade e plasticidade por endurecimento ao fogo, como um processo de manufatura vantajoso da folha de aço.

Em consequência de um estudo intenso para solucionar os problemas mencionados acima, os inventores da presente invenção descobriram que, quando um material de aço, tendo uma composição específica, é submetido à laminação a frio, resfriamento, enrolamento a uma temperatura de enrolamento igual ou superior a 550°C, decapagem, laminação a frio e recozimento, nessa ordem, é possível conferir a uma folha de aço resultante com as endurecibilidade por endurecimento ao fogo, plasticidade e resistência por otimização de uma taxa de aquecimento, temperatura de encharca-mento (homogeneização), e tempo de encharcamento (homogeneização), e também otimização de uma taxa de redução de espessura de folha em laminação de encruamento. A presente invenção é completada com base nas descobertas mencionadas acima, e nos seus aspectos principais, como apresentados a seguir. (1) Uma folha de aço laminada a frio de alta resistência, tendo excelentes endurecibilidade e plasticidade por endurecimento ao fogo, compreendendo em % em massa: C: 0,0010% a 0,0040%; Si: 0,05% ou menos; Mn: 0,1% a 1,0%; P: 0,10% ou menos; S: 0,03% ou menos; Al: 0,01% a 0,10%; N: 0,0050% ou menos; Nb: 0,005% a 0,025%; e o restante como Fe e impurezas eventuais, em que [%Nb]/[%C] < 10 e [%Mn]/[%C] > 100, e a folha de aço tendo: um resistência à tração (TS) de pelo menos 340 MPa; um valor de endurecimento ao fogo (BH) de pelo menos 30 MPa; um alongamento uniforme de pelo menos 18%; e um alongamento no limite superior de escoamento (YP-EL), após envelhecimento progressivo não superior a 1,0%.

Nas fórmulas mencionadas acima, ”[%M]" representa teor (% em massa) do elemento M no aço. (2) A folha de aço laminada a frio de alta resistência, tendo excelentes endurecibilidade e plasticidade por endurecimento ao fogo, de acordo com (1) acima, compreendendo ainda B: 0,0005% a 0,0030% (% em massa). (3) A folha de aço laminada a frio de alta resistência, tendo excelentes endurecibilidade e plasticidade por endurecimento ao fogo, de acordo com (1) ou (2) acima, compreendendo ainda Ti: 0,003% a 0,050% (% em massa). (4) . A folha de aço laminada a frio de alta resistência, tendo excelentes endurecibilidade e plasticidade por endurecimento ao fogo, de a-cordo com qualquer um de (1) a (3) acima, compreendendo ainda pelo menos um tipo de elemento selecionado do grupo consistindo em V, Ta, W e Mo por 0,005% a 0,050%, respectivamente (% em massa). (5) A folha de aço laminada a frio de alta resistência, tendo excelentes endurecibilidade e plasticidade por endurecimento ao fogo, de acordo com qualquer um de (1) a (4) acima, compreendendo ainda pelo menos um tipo de elemento selecionado do grupo consistindo em C, Ni e Cu por 0,01% a 0,10%, respectivamente (% em massa). (6) A folha de aço laminada a frio de alta resistência, tendo excelentes endurecibilidade e plasticidade por endurecimento ao fogo, de acordo com qualquer um de (1) ou (5) acima, compreendendo ainda Sb igual a 0,005% a 0,050% (% em massa). (7) A folha de aço laminada a frio de alta resistência, tendo excelentes endurecibilidade e plasticidade por endurecimento ao fogo, de acordo com qualquer um de (1) a (6) acima, compreendendo ainda pelo menos um tipo de elemento selecionado do grupo consistindo em Ca e REM (metal de terras-raras) por 0,0005% a 0,01%, respectivamente (% em massa). (8) A folha de aço eletrodepositada, compreendendo a folha de aço, de acordo com qualquer um de (1) a (7) acima, e uma camada de ele- trodeposição proporcionada sobre uma superfície da folha de aço. (9) Um processo para manufaturar a folha de aço laminada a frio de alta resistência, tendo excelentes endurecibilidade e plasticidade por endurecimento ao fogo, compreendendo: submeter um material de folha de aço tendo uma composição, de acordo com qualquer um de (1) a (7) acima, a laminação a quente, resfriamento, enrolamento, decapagem, laminação a frio, recozimento e laminação de encruamento, nessa ordem, para manufaturar uma folha de aço, em que: o enrolamento é conduzido a uma temperatura igual ou superior a 550°C; o recozimento é conduzido de modo que a taxa de aquecimento, de 500°C a uma faixa de temperatura de uniformização, é igual ou superior a 0,1 x ([%Nb] / [%C]) °C/s, uma temperatura de uniformização sendo na faixa de (650 + 10 x [%Nb] / [%C]) a 900°C, e um tempo de uniformização sendo na faixa de 10 s a 1.000 s; e uma taxa de redução de espessura de folha na laminação de encruamento é ajustada para ficar na faixa de 0,8 x [%Mn> a (2 + [%Mn])%.

Nas fórmulas mencionadas acima, "[%M]" representa teor (% em massa) do elemento M no aço. (10) . Um processo para manufatura de uma folha de aço eletro-depositada, compreendendo submeter a folha de aço, obtida pelo processo de manufatura de acordo com (9) acima, após seu recozimento, a eletrode-posição, para formar um filme de eletrodeposição sobre uma superfície da folha de aço. (11) . O processo para manufatura de uma folha de aço eletrode-positada de acordo com (10) acima, compreendendo ainda submeter o filme de eletrodeposição à aliagem, após a eletrodeposição.

De acordo com a presente invenção, é possível proporcionar uma folha de aço laminada a frio de alta resistência, tendo excelentes endurecibilidade e plasticidade por endurecimento ao fogo, bem como um processo de manufatura vantajoso da folha de aço.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura 1 é um gráfico mostrando uma relação entre "[% Nb] / [% C]" e o valor de endurecimento ao fogo (BH) para as respectivas amos- tras de ensaio. A Figura 2 é um gráfico mostrando uma relação entre [%Mn]/[%C] e um alongamento no limite superior de escoamento (YP-EL) para as respectivas amostras de ensaio. A Figura 3 é um gráfico mostrando uma relação entre a taxa de aquecimento e o alongamento uniforme para as respectivas amostras de ensaio. A Figura 4 é um gráfico mostrando uma relação entre a taxa de aquecimento e o alongamento no limite superior de escoamento (YP-EL) para as respectivas amostras de ensaio. A Figura 5 é um gráfico mostrando uma relação entre a temperatura de encharcamento e o alongamento uniforme para as respectivas amostras de ensaio. A Figura 6 é um gráfico mostrando uma relação entre a temperatura de encharcamento e o valor de endurecimento ao fogo (BH) para as respectivas amostras de ensaio. A Figura 7 é um gráfico mostrando uma relação entre a taxa de redução da espessura da folha, em laminação de encruamento, e o alongamento uniforme para as respectivas amostras de ensaio.

DESCRIÇÃO DE UMA CONCRETIZAÇÃO PREFERIDA

Uma concretização da presente invenção vai ser descrita a seguir. Em primeiro lugar, as razões do porquê das composições dos componentes de uma folha de aço terem sido limitadas às faixas mencionadas a-cima, na presente invenção, vão ser explicadas. Na presente concretização, "%" de composições de componentes abaixo representa % em massa, a menos que indicado de outro modo. C: 0,0010% a 0,0040% O carbono é ligado ao Nb para formar carbetos finos, contribuindo, desse modo, para aumentar a resistência e aperfeiçoar a taxa de endurecimento operacional de uma folha de aço. Ainda mais, o carbono, que e-xiste como carbono solúvel, aperfeiçoa a endurecibilidade por endurecimento ao fogo. Consequentemente, o teor de C precisa ser pelo menos 0,0010%. No entanto, carbono em excesso deteriora as propriedades de alongamento uniforme por aumento de carbetos e carbono solúvel. Em um caso no qual existe carbono solúvel em um teor relativamente grande, em particular, o alongamento no limite superior de escoamento (YP-EL), após envelhecimento progressivo, aumenta. Em vista disso, o teor de C precisa ser igual ou inferior a 0,0040%, de preferência, igual ou inferior a 0,0030%, particularmente, igual ou inferior a 0,0025%, e, especialmente, igual ou inferior a 0,0020%.

Si: igual ou inferior a 0,05% Adição em demasia de silício endurece o aço, deteriorando, desse modo, sua plasticidade, e inibe a umectabilidade, devido à geração de óxidos de Si, durante o recozimento. Consequentemente, o teor de Si precisa ser igual ou inferior a 0,050%, de preferência, igual ou inferior a 0,030%, particularmente, igual ou inferior a 0,020%, e, especialmente, igual ou inferior a 0,010%.

Mn: 0,1% a 1,0% O manganês não apenas contribui para aumentar a resistência de uma folha de aço por reforço por solúvel, mas também elimina, em consequência de interação com C solúvel, o aumento em alongamento no limite superior de escoamento (YP-EL), após envelhecimento progressivo, que poderia ser, de outro modo, provocado pelo C solúvel. Ademais, o Mn elimina a recuperação durante aquecimento por recozimento, onde grãos recris-talizados uniformemente são obtidos por encharcamento, e as propriedades de alongamento uniforme podem ser aperfeiçoadas. Além disso, o Mn tem um efeito de tornar o S nocivo no aço em MnS inócuo. O teor de Mn precisa ser pelo menos 0,1%, para obter bons efeitos, como descrito acima. No entanto, Mn em demasia endurece o aço, deteriorando, desse modo, as suas propriedades de alongamento uniforme, e inibe a umectabilidade do aço, devido à geração de óxidos de Mn durante o recozimento. Consequentemente, o teor de Mn precisa ser igual ou inferior a 1,0%. P: igual ou inferior a 0,10% O fósforo tende a deteriorar a ductilidade e ductilidade à fratura, devido à sua segregação nos limites dos grãos. Portanto, o teor de P precisa ser igual ou inferior a 0,10%. Embora o limite inferior do teor de P não seja particularmente limitado, é, de preferência, pelo menos 0,03% e, particularmente, pelo menos 0,05%, considerando que o fósforo tem um efeito de a-centuar a resistência do aço. S: igual ou inferior a 0,03% O enxofre deteriora significativamente a ductilidade de uma folha de aço em laminação a quente, induzindo, desse modo, fissuras a quente, e prejudicando, significativamente, as características superficiais da folha de aço. Ainda mais, o S contribui muito pouco para acentuar a resistência de uma folha de aço, mas, em vez disso, age como um elemento de impureza e forma MnS grosseiro, deteriorando, desse modo, a ductilidade. Esses problemas ficam evidentes quando um teor de S em uma folha de aço excede 0,03%. Portanto, é preferível que o teor de S seja reduzido o mais baixo possível. O teor de S precisa ser igual ou inferior a 0,03%, de preferência, igual ou inferior a 0,02%, e, particularmente, igual ou inferior a 0,01%.

Al: de 0,01% a 0,10% O alumínio fixa o nitrogênio como nitretos e, desse modo, elimina o envelhecimento progressivo, que seria, desse modo, provocado por N solúvel. O teor de Al precisa ser pelo menos 0,01%, e, de preferência, pelo menos 0,03%, para obter esse bom efeito do Al. No entanto, Al em demasia aumenta o teor de óxidos de alumínio no aço, deteriorando sua ductilidade. Consequentemente, o teor de Al precisa ser igual ou inferior a 0,1%. N: igual ou inferior a 0,0050% O nitrogênio tende a ligar-se ao Ti, formando, desse modo, TiN, e ligar ao Al, formando, desse modo, A1N. Quando o teor de N em aço excede 0,0050%, esses nitretos são dispersos no interior de grãos de ferrita, diminuindo, desse modo, uma taxa de endurecimento operacional do aço. Consequentemente, o teor de N precisa ser igual ou inferior a 0,0050%, de preferência, igual ou inferior a 0,0030%, e, particularmente, igual ou inferior a 0,0020%.

Ainda mais, na presente invenção, a folha de aço precisa conter pelo menos um tipo de elemento selecionado de Ti e Nb.

Nb: de 0,005% a 0,025% O nióbio é reagido com carbono para formar carbeto fino, contribuindo, desse modo, para o endurecimento do aço. Esse carbeto de Nb fino elimina a recuperação, durante aquecimento para recozimento, com o que os grãos recristalizados uniformemente obtidos, com propriedades de en-charcamento e alongamento uniforme, podem ser aperfeiçoados. Portanto, o teor de Nb precisa ser pelo menos 0,005% e, de preferência, pelo menos 0,010%. No entanto, adição em demasia de Nb diminui o teor de carbono solúvel, com o que apenas a endurecibilidade por endurecimento ao fogo se deteriora, mas também a resistência à deformação, durante laminação a quente, aumenta, dificultando a execução de uma operação de laminação. Consequentemente, o teor de Nb precisa ser igual ou inferior a 0,025%, e, de preferência, igual ou inferior a 0,020%. [% Nb] /[% C] < 10 Uma razão relativamente grande de teor de Nb com relação ao teor de C facilita a formação de carbetos, dificultando, desse modo, a manutenção de carbono solúvel no aço. Portanto, uma razão de [% Nb] / [% C] não deve exceder 10, de preferência, ser igual ou inferior a 7,7, e, particularmente, igual ou inferior a 6,5. Na fórmula mencionada acima, "[% Mn]" representa o teor (% em massa) do elemento M no aço. [% Mn] / [% C] > 100 Por aumento de uma razão de teor de Mn com relação ao teor de C e garantindo a interação entre Mn e carbono solúvel, é possível eliminar o aumento no alongamento no limite superior de escoamento (YP-EL) após envelhecimento progressivo, cujo aumento pode ser provocado por carbono solúvel. Para obter esse bom efeito de Mn, a razão [% Mn] / [% C] deve ser pelo menos 100, de preferência, pelo menos 150, e, particularmente, pelo menos 200. Na fórmula mencionada acima, "[% Mn]" representa um teor (% em massa) do elemento M no aço. O restante na composição dos componentes da folha de aço, de acordo com a presente invenção, é de Fe e impurezas eventuais. Isso signi- fica que estão dentro do âmbito da presente invenção que a folha de aço pode incluir impurezas eventuais e outros elementos a nível de traços, a menos que a existência deles afeta adversamente as operação e efeito da presente invenção.

Ainda mais, outros elementos descritos abaixo podem ser adicionados para aperfeiçoar a resistência, a endurecibilidade por endurecimento ao fogo e o alongamento no limite superior de escoamento, após envelhecimento progressivo. B: 0,0005% a 0,0030% O boro fixa o nitrogênio como nitretos e elimina, desse modo, o envelhecimento progressivo, o que seria, de outro modo, provocado pelo N solúvel. Ainda mais, o boro, segregado nos limites de grãos, aperfeiçoa a resistência à fratura por fragilização, após conformação à prensa. O boro é adicionado, de preferência, a pelo menos 0,0005%, para garantir esses seus bons efeitos, como descrito acima. No entanto, boro em demasia aumenta a resistência à deformação durante laminação a quente, dificultando conduzir a laminação. Consequentemente, em um caso no qual boro é adicionado, o seu teor é, de preferência, igual ou inferior a 0,0030%, e, particularmente, igual ou inferior a 0,0020%.

Ti: de 0,003% a 0,050% O titânio fixa o nitrogênio como nitretos e, desse modo, elimina o envelhecimento progressivo, que poderia ser, de outro modo, provocado por N solúvel. O titânio é, de preferência, adicionado, a pelo menos 0,003%, para garantir esse seu bom efeito, como descrito acima. No entanto, quando Ti é adicionado em demasia, o Ti é reagido com carbono para formar carbeto, dificultando manter o carbono solúvel no aço. Consequentemente, em um caso no qual Ti é adicionado, o teor de Ti é, de preferência, igual ou inferior a 0,050%, e, particularmente, igual ou inferior a 0,030%.

Pelo menos um tipo de elemento selecionado do grupo consistindo em V, Ta, W e Mo: de 0,005% a 0,050% Todos de V, Ta, W e Mo formam carbetos finos, contribuindo, desse modo, para aumentar a resistência de uma folha de aço. Em um caso no qual pelo menos um tipo de elemento, selecionado do grupo consistindo em V, Ta, W e Mo, é adicionado, os teores dos elementos são, de preferência, pelo menos de 0,005%, respectivamente, para garantir o bom efeito deles, como descrito acima. No entanto, adição em demasia desses elementos são iguais ou inferiores a 0,050%, respectivamente.

Pelo menos um tipo de elemento selecionado do grupo consistindo em Cr, Ni e Cu: de 0,01% a 0,10% Cr, Ni e Cu provocam refino de grão na microestrutura, contribuindo, desse modo, para o aumento da resistência de uma folha de aço. Em um caso no qual pelo menos um tipo de elemento, selecionado do grupo consistindo em Cr, Ni e Cu, é adicionado, os teores desses elementos são, de preferência, pelo menos 0,01%, respectivamente, para garantir o bom efeito deles, como descrito acima. No entanto, adição em demasia desses elementos deteriora significativamente a ductilidade do aço. Portanto, os teores desses elementos são, de preferência, iguais ou inferiores a 0,10%, respectivamente.

Sb: de 0,005% a 0,050% O antimônio é segregado em uma superfície de uma folha de aço, quando a folha de aço está em um forno de aquecimento para lamina-ção a quente, impedindo, desse modo, que uma placa seja submetida à ni-tretação e, desse modo, elimine a ocorrência de deterioração por envelhecimento provocada por N. Em um caso no qual Sb é adicionado, os seus teores são, de preferência, pelo menos de 0,005%, para garantir o bom efeito deles, como descrito acima. No entanto, adição em demasia de Sb aumenta significativamente o custo de produção. Portanto, o teor de Sb é, de preferência, igual ou inferior a 0,050%.

Pelo menos um tipo de elemento, selecionado do grupo consistindo em Ca e REM (metal de terras-raras): de 0,0005% a 0,01% O Ca e o REM controlam a morfologia de sulfetos, aperfeiçoando, desse modo, a ductilidade de uma folha de aço. Pelo menos um tipo de elemento, selecionado do grupo consistindo em Ca e REM é adicionado, de preferência, a pelo menos 0,0005%, respectivamente, para obter o bom efei- to deles, como descrito acima. No entanto, adição em demasia de Sb aumenta significativamente o custo de produção. Portanto, os teores desses elementos são iguais ou inferiores a 0,01%, respectivamente.

Sn, Mg, Co, As, Pb, Zn, O e similares, como impurezas, não vão provocar problemas, em termos das características da folha de aço da presente invenção, desde que o teor total deles seja igual ou inferior a 0,5%.

Resistência a tração (TS): pelo menos 340 MPa A folha de aço laminada a frio de alta resistência da presente invenção tem, caracteristicamente, a resistência a tração (TS) de pelo menos 340 MPa. O ajuste da TS de uma folha de aço para que seja pelo menos 340 MPa permite que a folha de aço seja afinada, quando a folha de aço for usada em um elemento que precise de uma resistência relativamente alta. Na presente invenção, a TS pode ser medida por corte de um corpo de prova de pedaço de ensaio de tração JIS N° 5 de uma folha de aço de amostra, em uma direção ortogonal à direção de laminação, e submissão do corpo de prova a um teste de tração, de acordo com a norma JIS Z 2241.

Valor de endurecimento ao fogo (BH): pelo menos 30 MPa A folha de aço laminada a frio de alta resistência da presente invenção tem, caracteristicamente, um valor de endurecimento ao fogo (BH) de pelo menos 30 MPa. O BH de pelo menos 30 MPa propicia o uso de uma pequena carga, durante conformação à prensa, enquanto obtendo-se uma resistência suficientemente alta, após conformação à prensa. Na presente invenção, o BH pode ser medido por corte de um corpo de prova de pedaço de ensaio de tração JIS N° 5 de uma folha de aço de amostra, em uma direção ortogonal à direção de laminação, e submissão do corpo de prova a um método de ensaio de valor de endurecimento ao fogo de resfriamento, de acordo com a norma JIS G 3135.

Alongamento uniforme: pelo menos 18% A folha de aço laminada a frio de alta resistência da presente invenção tem, caracteristicamente, um alongamento uniforme de pelo menos 18%. O ajuste do alongamento uniforme a pelo menos 18% elimina a concentração de deformação, durante conformação à prensa, impedindo, desse modo, significativamente, a ocorrência de fendas.

Alongamento no limite superior de escoamento (YP-EL) após envelhecimento progressivo: igual ou inferior a 1,0% A folha de aço laminada a frio de alta resistência da presente invenção tem, caracteristicamente, um alongamento no limite superior de escoamento (YP-EL), após envelhecimento progressivo, igual ou inferior a 1,0%. O ajuste do YP-EL, após envelhecimento progressivo, a um valor igual ou inferior a 1,0% elimina a geração de pregas, durante conformação à prensa. Na presente invenção, o YP-EL, após envelhecimento progressivo, pode ser determinado por corte de um corpo de prova de pedaço de ensaio de tração JIS N° 5 de uma folha de aço de amostra, em uma direção ortogo-nal à direção de laminação, mantendo-se o corpo de prova a 100°C por 6 horas, e submissão do corpo de prova a um ensaio de tração, para medir o seu alongamento no limite superior de escoamento. A folha de aço da presente invenção pode ter um filme de ele-trodeposição em uma de suas superfícies. A formação de um filme de ele-trodeposição, em uma superfície da folha de aço laminada a frio, aperfeiçoa a sua resistência à corrosão. Os exemplos de (filme de) eletrodeposição incluem galvanização por imersão a quente, galvanização e recozimento, eletrodeposição de zinco (por exemplo, eletrodeposição de liga de Zn-Ni) e similares. A seguir, um processo de manufatura de uma folha de aço laminada a frio da presente invenção vai ser descrito.

Na presente invenção, uma folha de aço laminada a frio é manufaturada, de preferência, por submissão de uma placa, como um material em folha, obtida por fundição contínua a laminação a quente, resfriamento e en-rolamento, e depois submissão do aço resultante a decapagem, laminação a frio, recozimento e laminação de encruamento.

Especificamente, o enrolamento é conduzido caracteristicamente a uma temperatura igual ou superior a 550°C, e o recozimento é conduzido caracteristicamente de modo que: uma taxa de aquecimento de 500°C a uma faixa de temperaturas de encharcamento é igual ou superior a 0,1 x ([% Nb] / [% C]) °C/s; uma temperatura de encharcamento é na faixa de (650 + 10 x [% Nb] / [% C]) a 900°C; e o tempo de encharcamento é na faixa de 10 s a 1.000 s. Ainda mais, uma taxa de redução de espessura da folha, na la-minação de encruamento, é ajustada para ficar na faixa de (0,8 x [% Mn]) a (2 + [% Mn]).

Temperatura de enrolamento após laminação a quente: igual ou superior a 550°C

Uma temperatura de enrolamento muito baixa, após laminação a quente, elimina a precipitação de A1N no aço, com o que o N se mantém em um estado de solução sólida, e ocorre deterioração por envelhecimento por N. Nesse caso, a precipitação de NbC é também eliminada, e o carbono solúvel residual, em uma folha de aço após laminação a quente, resulta em introdução significativa de tensões de cisalhamento, durante laminação a frio, o que deteriora seriamente as propriedades de alongamento uniforme. Ainda mais, a folha de aço é endurecida devido à geração de ferrita acicular, aumentando, desse modo, a carga necessária, durante laminação a frio, e dificultando a continuidade da operação. Consequentemente, a temperatura de enrolamento precisa ser ajustada a um valor igual ou superior a 550°C, de preferência, igual ou superior a 600°C. Embora o limite superior da temperatura de enrolamento seja particularmente especificado, o limite superior é, de preferência, igual ou inferior a 750°C, particularmente, igual ou inferior a 700°C, e, especialmente, igual ou inferior a 650°C, por uma temperatura de enrolamento muito alta facilita a formação de carepas, o que resulta em uma diminuição no rendimento de produção das folhas de aço e na ocorrência de defeitos superficiais das folhas de aço, provocados pelas carepas, durante e após decapagem. Na fórmula mencionada acima, "[% Mn]" representa o teor (% em massa) de Mn elementar no aço.

Taxa de aquecimento de 500°C a uma faixa de temperaturas de encharcamento, durante recozimento: 0,1 x ([% Nb] / [% C]) °C/s ou superior Uma taxa de aquecimento muito baixa, durante recozimento, facilita a recuperação no processo de aquecimento, com o que grãos recuperados, grosseiros continuam a existir, durante encharcamento, e a recristali- zação uniforme é eliminada, resultando em deterioração das propriedades de alongamento uniformes. Nesse caso, deslocamento induzido por trabalho é diminuído e os precipitados existem de forma estável, com o que a resolução de NbC, durante encharcamento, é depois eliminado, e o teor de carbono solúvel diminui, resultando em deterioração de endurecibilidade por endurecimento ao fogo. O efeito de recuperação, durante o processo de aquecimento no recozimento, é visível a uma temperatura igual ou superior a 500°C, e a maior razão do teor de Nb com relação ao teor de C, isto é, o maior valor de [% Nb] / [% C], torna esse efeito mais evidente. Portanto, é necessário ajustar uma taxa de aquecimento de 500°C a uma faixa de temperaturas de encharcamento, durante recozimento, para que seja igual ou superior a 0,1 x ([% Nb] / [% C]) °C/s, de preferência, igual ou superior a 0,2 x ([% Nb] / [% C]) °C/s, e, particularmente, igual ou superior a 0,3 x ([% Nb] / [% C]) °C/s, especialmente, igual ou superior a 0,5 x ([% Nb] / [% C]) °C/s. O limite superior da taxa de aquecimento não é particularmente limitado, e é aceitável aquecer a uma taxa de aquecimento igual ou superior a 100°C/s, por uso de IH ou similares. Em um caso no qual um dispositivo de aquecimento específico não é usado, uma taxa de aquecimento equivalente ou inferior a 30°C/s é suficiente. Na fórmula mencionada acima, "[% Mn]" representa o teor (% em massa) de Mn elementar no aço.

Temperatura de encharcamento no recozimento: (650 + 10 x [% Nb] / [% C]) a 900°C

Uma temperatura de encharcamento muito baixa não apenas provoca recristalização incompleta, mas também elimina a resolução de NbC durante encharcamento, com o que o teor de carbono solúvel no aço diminui e a endurecibilidade por endurecimento ao fogo se deteriora. Quanto maior a razão do teor de Nb com relação ao teor de C, isto é, quanto maior o valor de [% Nb] / [% C], faz com que esse efeito adverso, a uma temperatura de encharcamento relativamente baixa, mais evidente. Em vista disso, é necessário que a temperatura de encharcamento seja igual ou inferior a (650 + 10 x [% Nb] / [% C]), de preferência, igual ou inferior a (650 + 15 x [% Nb] / [% C]), e, particularmente, igual ou inferior a (650 + 20 x [% Nb] / [% C]). No en- tanto, uma temperatura de encharcamento muito alta não apenas promove o crescimento de grãos de ferrita grosseiros, para diminuir a resistência do aço, mas também facilita excessivamente a resolução de NbC, para provocar um teor de carbono muito alto no aço, deteriorando, desse modo, as propriedades de alongamento uniforme e aumentando o YP-EL, após envelhecimento progressivo. Consequentemente, a elemento para refluxo de fumaça precisa ser igual ou inferior a 900°C, de preferência, igual ou inferior a 860°C, e, particularmente, igual ou inferior a 840°C. Na fórmula mencionada acima, "[% Mn]" representa o teor (% em massa) de Mn elementar no aço.

Tempo de encharcamento no recozimento: 10 s a 1.000 s Um tempo de encharcamento muito curto resulta em recristaliza-ção incompleta, deteriorando, desse modo, as propriedades de alongamento uniforme de uma folha de aço. Portanto, um tempo de encharcamento precisa ser pelo menos de 10 s, respectivamente, pelo menos de 30 s, e, particularmente, pelo menos de 100 s. No entanto, um tempo de encharcamento muito longo promove o crescimento de grãos de ferrita grosseiros, diminuindo, desse modo, a resistência da folha de aço. Consequentemente, o tempo de encharcamento não precisa ser mais longo do que 1.000 s, de preferência, não mais longo do que 500 s, particularmente, não mais longo do que 300 s, e, especialmente, não mais longo do que 200 s.

Taxa de redução da folha em laminação de encruamento: (0,8 x [% Mn]) a (2 + [% Mn])% A laminação de encruamento, após recozimento, diminui o YP-EL de uma folha de aço e elimina a geração de pregas nela em conformação à prensa. Em particular, em aço contendo Mn, adicionado a ele para aumentar a resistência intragranular, as deformações introduzidas por laminação de encruamento se concentram nas vizinhanças do limite de grãos, com o que a deformação intragranular, durante a conformação, é facilitada e as propriedades de alongamento uniforme são aperfeiçoadas. Quanto maior o teor de Mn no aço necessário, maior a magnitude das deformações nele em termos de obtenção do bom efeito descrito acima. Em vista disso, uma taxa de redução de espessura de folha na laminação de encruamento precisa ser pelo menos 0,8 x [% ??], No entanto, quanto maior a taxa de redução de espessura da folha, por laminação de encruamento, resulta em alongamento uniforme inferior, por deformação residual, por trabalho à máquina. Com o teor de Mn mais baixo no aço, esse efeito adverso de propriedades de alongamento uniforme pobres, a uma alta taxa de redução de espessura da folha, é o mais evidentemente provocado por menos deformações. Em vista disso, uma taxa de redução de espessura da folha deve ser igual ou inferior a )2 + [% Mn])%. A laminação de encruamento pode ser ou uma laminação por cilindros ou a conforma sob tração de aplicação de tração a uma folha de aço, ou uma combinação de laminação e conformação sob tração.

Na implementação da presente invenção, o aço pode ser produzido por uso adequado de um conversor, um forno elétrico e similares convencionais. O aço em lingote é depois submetido à fundição, para obtenção de uma placa, e a placa é imediatamente submetida à laminação a quente. Alternativamente, a placa, em uma condição quente ou fria, pode ser rea-quecida e submetida à laminação a quente. O aquecimento em laminação a quente pode ser conduzido a uma temperatura na faixa de 1.100°C a 1.250°C. A laminação a quente é completada, de preferência, por laminação de acabamento na faixa austenítica, após laminação de desbaste.

Uma taxa de resfriamento entre a laminação de acabamento e o enrolamento não é particularmente limitada, e uma taxa de resfriamento não mais lenta do que resfriamento por ar natural é suficiente. É aceitável conduzir um rápido resfriamento, a uma temperatura igual ou superior a 20°C, ou um resfriamento maior ou super-rápido a 100°C/s.

Em laminação a frio após decapagem convencional posterior, a laminação pode ser conduzida a uma taxa de laminação a frio na faixa de 50 a 80%. No recozimento, embora uma taxa de aumento de temperatura, em um processo de aumento de temperatura até 500°C, não seja particularmente limitada, a taxa de aumento de temperatura é, de preferência, pelo menos 3°C/s, embora, de outro modo, a eficiência operacional seja afetada adversamente. De modo similar, embora uma taxa de resfriamento, após enchar- camento, não seja particularmente limitada, a taxa de resfriamento é, de preferência, pelo menos 5°C/s, porque, de outro modo, a eficiência operacional é afetada adversamente. O que é chamado "tratamento excedente" de manutenção de um material de aço a 300 - 450°C, por 30 s a 600 s, no processo de resfriamento, após encharcamento, pode ser também conduzido. A folha de aço da presente invenção pode ser opcionalmente imersa em um banho de eletrodeposição de zinco, a 420 - 500°C, em um estágio do processo de resfriamento após encharcamento, para ser dotada com um filme de eletrodeposição à base de galvanização sobre ela.

Ainda mais, o material de aço, que foi imerso em um banho de eletrodeposição, pode ser reaquecido a uma temperatura na faixa de 460 a 570°C, e mantido nesse estado por pelo menos 1 s, de preferência, pelo menos 5 s, o qual é chamado "tratamento de formação de liga" de ligação de zinco com ferro. Com relação à eletrodeposição, uma eletrodeposição diferente de eletrodeposição de zinco, por exemplo, eletrodeposição de Al, eletrodeposição composta de Zn - Al e similares, pode ser conduzida. Em um caso no qual a eletrodeposição não é conduzida no recozimento, eletrodeposição de zinco, eletrodeposição de Ni ou similares podem ser conduzidos. Ainda mais, é aceitável formar um filme em uma folha de aço laminada a frio, ou em uma folha de aço eletrodepositada por revestimento de conversão química, ou similares.

Exemplos Os exemplos da presente invenção vão ser descritos a seguir. A Tabela 1 mostra composições químicas de amostras de folhas de aço, e a Tabela 2 mostra as condições de produção das respectivas amostras de folhas de aço. Todos os aços em lingote, tendo as composições de componentes mostradas na Tabela 1, foram submetidos à fundição contínua, para obter uma placa (um material de aço). A placa assim obtida foi submetida à laminação a quente, resfriamento, enrolamento, decapagem, laminação a frio, recozimento e laminação de encruamento, nessa ordem, de acordo com as condições mostradas na Tabela 2, com o que uma folha de aço foi manufaturada.

Com relação à eletrodeposição, "GA" representa galvanização e recozimento por imersão a quente, "Gl" representa galvanização por imersão a frio, e "EG" representa eletrodeposição de Zn na Tabela 2. GA e Gl foram conduzidas em um estágio de um processo de resfriamento de recozimento. EG foi conduzida após o recozimento.

Um ensaio de tração para medida de resistência à tração (HS) foi conduzido por corte de um corpo de prova de pedaço de ensaio de tração de uma folha de aço de amostra, em uma direção ortogonal à direção de laminação, e submissão do corpo de prova a um ensaio de tração de acordo com a norma JIS Z 2241. O alongamento uniforme foi determinado por medida do alongamento total na força de ensaio máxima, de acordo com a norma JIS Z 2241. A endurecibilidade por endurecimento ao fogo (BH) foi determinada por conferição a uma amostra de folha de aço de 2% de pré-deformação, mantendo-se a amostra no estado de 170°C por 20 minutos, e medida de uma grandeza de aumento no ponto de alongamento no limite superior de escoamento após endurecimento operacional (deformação), provocado pela pré-deformação. O alongamento no limite superior de escoamento (YP-EL), após envelhecimento progressivo, foi medido deixando-se uma amostra de folha de aço em um meio físico experimental, simulando um meio físico no qual a amostra fica retida a 100°C por 6 horas, e depois deixada em envelhecimento a 25°C por seis meses. Os resultados assim medidos e calculados são mostrados na Tabela 3. A Figura 1 mostra como o valor de ([% Nb] / [% C]) influencia o valor de endurecimento ao fogo (BH) para as amostras de noS 1 a 22, 35 e 36. Deve-se entender da Figura 1 que BFI > 30 MPa pode ser obtido por a-juste de ([% Nb] / [% C]) para satisfazer ([% Nb] / [% C]) <10. A Figura 2 mostra como o valor ([% Mn] / [% C]) influencia o a-longamento no limite superior de escoamento (YP-EL) para as amostras de noS 1 a 22, 30 e 37. Deve-se entender da Figura 2 que YP-EL <1,0 (%) pode ser obtido por ajuste de ([% Mn] / [% C]) > 100. A Figura 3 mostra como uma taxa de aquecimento influencia o alongamento uniforme para as amostras de noS 1 a 24. Deve-se entender da Figura 3 que o alongamento uniforme > 18% pode ser obtido por ajuste da taxa de aquecimento para que seja igual ou superior a 0,1 x ([% Nb] / [% C])°C/s. A Figura 4 mostra como uma taxa de aquecimento influencia o alongamento no limite superior de escoamento (YP-EL) para as amostras de noS 1 a 24. Deve-se entender da Figura 4 que YP-EL <1,0 (%) pode ser obtido por ajuste de uma taxa de aquecimento para que seja igual ou superior a 0,1 x ([% Nb] / [% C])°C/s. Deve-se entender que os eixos X das Figuras 3 e 4 representam ambos um valor obtido por divisão da taxa de aquecimento por ([% Nb] / [% C], A Figura 5 mostra como a temperatura de encharcamento influencia o alongamento uniforme para as amostras de noS 1 a 22, 26 e 27, nas quais a temperatura de encharcamento é ajustada a uma temperatura igual ou inferior a 900°C, respectivamente. Deve-se entender da Figura 5 que o alongamento uniforme > 18% pode ser obtido por ajuste de uma taxa de encharcamento para que seja igual ou superior a {650 + 10 x ([% Nb] / [% C])}°C/s. A Figura 6 mostra como a temperatura de encharcamento influencia o valor de endurecimento ao fogo (BH) para s amostras de noS 1 a 22, 26 e 27, nas quais a temperatura de encharcamento é ajustada a uma temperatura igual ou inferior a 900°C, respectivamente. Deve-se entender da Figura 6 que o BH > 30 MPa pode ser obtido por ajuste de uma taxa de en- charcamento para que seja igual ou superior a {650 + 10 x ([% Nb] / [% C])}°C/s. Deve-se entender que os eixos X das Figuras 5 e 6 representam ambos um valor obtido por divisão da temperatura de encharcamento por {650 + 10 x ([% Nb] / [% C])}. A Figura 7 mostra como uma taxa de redução de espessura de folha, em laminação de encruamento, influencia o alongamento uniforme para as amostras de noS 1 a 22, 40 e 41. Deve-se entender que o alongamento uniforme >18 pode ser obtido por ajuste de uma taxa de redução de laminação de encruamento (uma taxa de redução de espessura de folha) para que fique na faixa de (0,8 x [% Mn]) a (2 + [% Mn])%. O eixo X da Figura 7 representa um valor obtido por divisão (taxa de redução de espessura de folha - (0,8 x [% Mn]) por {(2 + [% Mn]) - (0,8 x [% Mn])}. Esse valor fica sendo igual a zero, quando a taxa de redução de espessura de folha é igual a (0,8 x [% Mn])%, isto é, o limite inferior, enquanto ficando um quando a taxa de redução de espessura de folha é igual a (2 + [% Mn])%, isto é, o limite superior.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL

De acordo com a presente invenção, é possível proporcionar uma folha de aço laminada a frio de alta resistência, tendo excelentes endu-recibilidade por endurecimento ao fogo e plasticidade, bem como um processo de manufatura vantajoso da folha de aço. A presente invenção gera, nesse aspecto, um efeito superior em termos industriais.

Claims (11)

1. Folha de aço laminada a frio de alta resistência, tendo excelentes endurecibilidade e plasticidade por endurecimento ao fogo, compreendendo em % em massa: C: 0,0010% a 0,0040%; Si: 0,05% ou menos; Mn: 0,1% a 1,0%; P: 0,10% ou menos; S: 0,03% ou menos; Al: 0,01% a 0,10%; N: 0,0050% ou menos; Nb: 0,005% a 0,025%; e o restante como Fe e impurezas eventuais, em que [%Nb]/[%C] < 10 e [%Mn]/[%C] > 100, e a folha de aço tendo: um resistência à tração (TS) de pelo menos 340 MPa; um valor de endurecimento ao fogo (BFI) de pelo menos 30 MPa; um alongamento uniforme de pelo menos 18%; e um alongamento no limite superior de escoamento (YP-EL), após envelhecimento progressivo não superior a 1,0%; nas fórmulas mencionadas acima, "[%M]" representa teor (% em massa) do elemento M no aço.

2. Folha de aço laminada a frio de alta resistência, tendo excelentes endurecibilidade e plasticidade por endurecimento ao fogo, de acordo com a reivindicação 1, compreendendo ainda B. 0,0005% a 0,0030/) (/> em massa).

3. Folha de aço laminada a frio de alta resistência, tendo excelentes endurecibilidade e plasticidade por endurecimento ao fogo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, compreendendo ainda Ti. 0,003% a 0,050/> {/o em massa).

4. Folha de aço laminada a frio de alta resistência, tendo excelentes endurecibilidade e plasticidade por endurecimento ao fogo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, compreendendo ainda pelo menos um tipo de elemento selecionado do grupo consistindo em V, Ta, W e Mo por 0,005% a 0,050%, respectivamente (% em massa).

5. Folha de aço laminada a frio de alta resistência, tendo excelentes endurecibilidade e plasticidade por endurecimento ao fogo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, compreendendo ainda pelo menos um tipo de elemento selecionado do grupo consistindo em C, Ni e Cu por 0,01% a 0,10%, respectivamente (% em massa).

6. Folha de aço laminada a frio de alta resistência, tendo excelentes endurecibilidade e plasticidade por endurecimento ao fogo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, compreendendo ainda Sb igual a 0,005% a 0,050% (% em massa).

7. Folha de aço laminada a frio de alta resistência, tendo excelentes endurecibilidade e plasticidade por endurecimento ao fogo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, compreendendo ainda pelo menos um tipo de elemento selecionado do grupo consistindo em Ca e REM (metal de terras-raras) por 0,0005% a 0,01%, respectivamente (% em massa).

8. Folha de aço eletrodepositada, compreendendo a folha de a-ço, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, e uma camada de eletrodeposição proporcionada sobre uma superfície da folha de aço.

9. Processo para manufaturar a folha de aço laminada a frio de alta resistência, tendo excelentes endurecibilidade e plasticidade por endurecimento ao fogo, compreendendo: submeter um material de folha de aço tendo uma composição, como definida em qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, a laminação a quente, resfriamento, enrolamento, decapagem, laminação a frio, recozimen-to e laminação de encruamento, nessa ordem, para manufaturar uma folha de aço, em que: o enrolamento é conduzido a uma temperatura igual ou superior a 550°C; o recozimento é conduzido de modo que a taxa de aquecimento, de 500°C a uma faixa de temperatura de uniformização, é igual ou superior a 0,1 x ([%Nb] / [%C]) °C/s, uma temperatura de uniformização sendo na faixa de (650 + 10 x [%Nb] / [%C]) a 900°C, e um tempo de uniformização sendo na faixa de 10 s a 1.000 s; e uma taxa de redução de espessura de folha na laminação de encruamento é ajustada para ficar na faixa de 0,8 x [%Mn} a (2 + [%Mn])%.

10. Processo para manufatura de uma folha de aço eletrodeposi-tada, compreendendo submeter a folha de aço, obtida pelo processo de manufatura de acordo com a reivindicação 9, após seu recozimento, a eletrode-posição, para formar um filme de eletrodeposição sobre uma superfície da folha de aço.

11. Processo para manufatura de uma folha de aço eletrodeposi-tada de acordo com a reivindicação 10, compreendendo ainda submeter o filme de eletrodeposição à aliagem, após a eletrodeposição.