BR102012020368A2

BR102012020368A2 - chapa de aço laminada a quente de alta resistência tendo boa resistência à fadiga e método para produção da mesma

Info

Publication number: BR102012020368A2
Application number: BR102012020368A
Authority: BR
Inventors: Katsumi Nakajima; Nobuyuki Nakamura; Yoshimasa Funakawa
Original assignee: Jfe Steel Corp
Priority date: 2012-01-26
Filing date: 2012-08-14
Publication date: 2015-09-22
Also published as: MY162996A; RU2510803C2; JP2013155390A; ZA201206175B; RU2012134770A

Abstract

chapa de aço laminada a quente de alta resistência tendo boa resistência à fadiga e método para produção da mesma. para fornecer chapa de aço laminada a quente de uma alta resistência excelente em resistência à fadiga e tendo resistência à tração (ts) de pelo menos 490 mpa. chapa de aço laminada a quente de alta resistência compreendendo, % em massa, c: 0,08% a 0,18 %, si: menos de 0,5%, mn: 0,8% a 1,8%, p: 0,05% ou menos, s: 0,005% ou menos, n: 0,008% ou menos, aí: 0,01% a 0,1%, ti: 0,01% a 0,1%, e fe e as impurezas incidentais como remanescentes, onde a porção da camada de superfície da chapa de aço variando desde a superfície até uma profundidade de 100 .im tem microestrutura constituída de fase ferrita como fase principal e fase secundária de cuja fração é 30% ou menos, o diâmetro médio do grão da fase ferrita é de não mais que 10 jim, pelo menos 30% do teor de ti na porção da camada de superfície é precipitado como carboneto de ti na porção da camada de superfície, e o diâmetro médio de grão do carboneto de ti é de não mais que 30 nm.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CHAPA DE AÇO LAMINADA A QUENTE DE ALTA RESISTÊNCIA TENDO BOA RESISTÊNCIA À FADIGA E MÉTODO PARA PRODUÇÃO DA MESMA". ANTECEDENTES DA INVENÇÃO Campo da Invenção A presente invenção se refere a uma chapa de aço laminada a quente de alta resistência principalmente para uso em membros para automóveis inclusive membros estruturais tais como membros de corpos de veículos e uma estrutura, em membro chassi tal como uma suspensão, e um membro de grande espessura tal como estrutura de caminhão, e similares. A presente invenção também se refere a um método para produção de chapa de aço laminada a quente de alta resistência.

Descrição da Técnica Relativa Recentemente, chapas de aço de alta resistência são intensamente utilizadas para reduzir o peso de um corpo de automóvel. Especificamente, há uma boa demanda para um material de aço de alta resistência à tração excelente em performance, ao invés de uma chapa de aço laminada a quente de grau comum, não apenas para uso em, um membro de esqueleto de um corpo de automóvel mas também em um membro de chassi ou similar convencionalmente feito de uma chapa de aço laminada a quente de grau comum para reduzir o peso do veículo.

Em um caso em que uma chapa de aço de alta resistência à tração é aplicada a um membro chassi ou um chassi de caminhão, a chapa de aço de alta resistência à tração deve essencialmente ter satisfatoriamente uma alta resistência à fadiga, bem como uma boa capacidade de conformação, capacidade de conversão química, e resistência à corrosão. É geralmente conhecido que o limite de fadiga de um espécime liso aumenta à medida que a resistência à tração do material base do espécime aumenta. Entretanto, é também sabido que a resistência à fadiga de uma porção de furo perfurado, uma porção de ponta cortada, uma porção final cega e similares de um espécime não aumenta necessariamente quando a resistência à tração do material base do espécime aumenta.

Exemplos do método utilizado convencionalmente para aumentar a resistência de uma chapa de aço laminada a quente de alta resistência à tração incluem: a) Aumentar a resistência do aço por Si soluto ou similar formado na fase ferrita; b) Aumentar a resistência do aço pela precipitação de carboni-treto formado na fase ferrita; c) Aumentar a resistência do aço pela formação de microestrutu-ras tais como fase martensita, fase bainita ou similares; e aumentar a resistência do aço por um método usando os métodos a) a c) anteriormente mencionados de maneira combinada.

Além disso, chapas de aço laminadas a quente de alta resistência de vários tipos foram desenvolvidas de acordo com as características necessárias das chapas de aço. Por exemplo, uma chapa de aço de fase dupla (chapa de aço DP) reforçada pela formação de microestrutura constituída de fase ferrita e martensita foi desenvolvida como uma chapa de aço que deve apresentar boas propriedades de alongamento e uma chapa de aço tendo microestrutura reforçada por uma fase bainita foi desenvolvida como uma chapa de aço que deve apresentar boa flangeabilidade por esti-ramento.

Entretanto, é muito difícil fazer tal chapa de aço convencional conforme descrita acima alcançar boa performance em todas as propriedades de capacidade de conformação, capacidade de conversão química, resistência à corrosão e resistência à fadiga. O Documento de Patente 1 descreve uma chapa de aço laminada a quente com baixa razão de rendimento e alta resistência compreendendo, em % em peso, < 0,18% de C, 0,5 a 2,5% de Si, 0,5 a 2,5% de Mn, < 0,5% de P, < 0.02% S, 0,01 a 0,10% de Al e pelo menos um tipo de elemento entre 0,02 a 0,5% de Ti e 0,02 a 1,0% de Nb, onde o Teor de C. o teor de Ti e o teor de Nb da chapa de aço satisfazem uma relação específica e a chapa de aço tem uma microestrutura martensítica e ferrítica (e opcionalmente austenítica retida) na qual carbonetos de Ti e de Nb são precipitados.

De acordo com as descrições no documento de patente 1, a chapa de aço tem uma razão de rendimento relativamente baixa porque a rede de deslocamento móvel tendo uma densidade relativamente aita é formada em torno de uma fase secundária constituída da fase martensita ou da fase austenita retida e a resistência à fadiga da chapa de aço melhora porque a propagação da fratura por fadiga é bloqueada pela presença da fase secundária. ÍLista de Citacõesl rDocumento de Patentel Documento de Patente 1: Japanese Patent Publication n° 3219820 SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Problemas a serem resolvidos pela invenção.

Especificamente, a técnica descrita no documento de patente 1 acima visa presumivelmente melhorar a resistência à fadiga de uma chapa de aço pelo reforço da fase ferrita através de precipitação para diminuir a discrepância na resistência entre a fase ferrita e a fase martensita, entretanto é difícil alcançar tal nível de resistência à fadiga ou resistência conforme recentemente requerido por uma chapa de aço porque a fase ferrita e a fase martensita são significativamente diferentes em capacidade de deformação plástica e comportamento de deformação e a interface entre a fase ferrita e a fase martensita, isto é, a interface entre diferentes fases tende a ser a origem de fraturas de fadiga.

Além disso, uma estrutura composta é formada no material de aço descrito no documento de patente 1 acima pela adição de pelo menos 0,5% de Si. Entretanto, uma vez que tal adição de Si deteriora as características de superfície, afeta adversamente a resistência à fadiga, e também deteriora a capacidade de conversão química e a resistência à corrosão de uma chapa de aço, é difícil alcançar tal nível de capacidade de conversão química e resistência à corrosão conforme requisitado atualmente de uma chapa de aço.

Em vista da situação descrita acima, um objetivo da presente in- venção é fornecer uma chapa de aço laminada a quente de alta resistência tendo boa resistência à fadiga e que apresente seguramente tais níveis de capacidade de conformação, capacidade de conversão química e resistência à corrosão conforme requeridas atualmente de um membro para automóveis, ou mais especifica mente fornecer uma chapa de aço laminada a quente de alta resistência excelente em resistência à fadiga e tendo uma resistência à tração (TS) de pelo menos 490 MPa e um método para produção dessa chapa de aço laminada a quente de alta resistência. A chapa de aço da presente invenção pode ser aplicada a qualquer propósito desde que a aplicação requeira que tais características sejam possuídas pela chapa de aço.

Meios para Resolver os Problemas Como resultado de um estudo minucioso para alcançar o objetivo acima mencionado, os inventores da presente invenção fizeram várias descobertas e completaram a invenção.

Especificamente, as características principais da presente invenção são como segue: (1) Chapa de aço laminada a quente de alta resistência tendo boa resistência à fadiga, compreendendo, % em massa, C: 0,08% a 0,18%, Si: menos de 0,5%, Mn: 0,8% a 1,8%, P: 0,05% ou menos, S: 0,005% ou menos, N: 0,008% ou menos, Al: 0,01% a 0,1%, Ti: 0,01% a 0,1%, e Fe e impurezas incidentais como remanescentes, onde a porção da camada de superfície da chapa de aço variando desde uma superfície a 100 pm de profundidade tem estrutura constituída de fase ferrita como fase principal e fase secundária cuja fração é 30% ou menos, o diâmetro médio de grão da fase ferrita é não maior que 10 pm, pelo menos 30% do teor de Ti na porção da camada de superfície é precipitada como carboneto de Ti na porção camada de superfície, e o diâmetro médio de grão de carboneto de Ti é de não mais que 30 nm. (2) A chapa de aço laminada a quente de alta resistência tendo boa resistência à fadiga do item (1) acima, também compreendendo, % em massa, pelo menos um tipo de elemento selecionado entre V: 0,005% a 0,1% e Nb: 0,005% a 0,1%. (3) A chapa de aço laminada a quente de aita resistência tendo boa resistência à fadiga do item (1) ou (2) acima, também compreendendo, % em massa, pelo menos um tipo de elemento selecionado entre: Cu: 0,005% a 0,1%, Ni: 0,005% a 0,1%, Cr: 0,002 % a 0,1%, e Mo: 0,002% a 0,1%. (4) A chapa de aço laminada a quente de alta resistência tendo boa resistência à fadiga de qualquer um dos itens (1) a (3) acima, também compreendendo, % em massa, B: 0,0002% a 0,005%. (5) A chapa de aço laminada a quente de alta resistência tendo boa resistência à fadiga de qualquer um dos itens (1) a (4) acima, também compreendendo, % em massa, pelo menos um tipo de elemento selecionado entre Ca: 0,0005% a 0,005% e REM: 0,0005% a 0,03%. (6) Um método de produção de uma chapa de aço laminada a quente de alta resistência tendo boa resistência à fadiga, compreendendo as etapas de: aquecer um aço tendo a composição de componentes de qualquer um dos itens (1) a (5) acima até uma temperatura na faixa de 1150°C a 1300°C; submeter o aço assim aquecido à laminação a quente de forma que a temperatura de acabamento esteja na faixa do ponto de transformação Ar3 até (ponto de transformação Ar3 + 60°C) e a redução de laminação na última cadeira de laminação de acabamento seja pelo menos 25%, para produzir uma chapa de aço; e bobinar a chapa de aço a uma temperatura de bobi-namento na faixa de 570°C a 670°C. (7) O método pára produção de uma chapa de aço laminada a quente de alta resistência tendo boa resistência a fadiga do item (6) acima, também compreendendo as etapas de: iniciar o resfriamento da chapa de aço em até 2 segundos após o término da laminação de acabamento; e res-friar a chapa de aço até uma temperatura igual a (temperatura de bobina-mento + 50°C) ou menos em até 10 segundos após o término da laminação de acabamento. .

Efeito da Invenção De acordo com a presente invenção, é possível produzir com segurança uma chapa de aço laminada a quente de alta resistência tendo uma razão de resistência de pelo menos 0,45 e sendo excelente em alta resistência à fadiga. Além disso, é possível reduzir efetivamente o peso dos membros para automóveis incluindo membros estruturais tais como membros de corpo de veículo e uma armação e um membro de chassis tal como uma suspensão.

BREVE DESCRICAO DOS DESENHOS [Fig. 1 ] - A Fig. 1 é uma vista mostrando um corpo de prova de fadiga de dobramento plano.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERIDAS A presente invenção será descrita em detalhes doravante. Inicialmente será descrita a composição de componentes da chapa de aço da presente invenção. "%" na composição de componentes na presente invenção representa % em massa, a menos que especificado de forma diferente. C: 0,08% a 0,18% O carbono é um elemento que é eficaz não apenas em garantir a resistência requerida de uma chapa de aço, mas também em termos do refino dos grãos de cristal do aço. O teor de carbono no aço precisa ser pelo menos 0,08% para alcançar uma resistência à tração de pelo menos 490 MPa (cuja resistência doravante será referida como "TS") e obter os grãos de cristal desejados da chapa de aço. Um teor de carbono excedendo 0,18% resulta na deterioração do alongamento total (que será referido doravante como "EL") e razão de expansão de furo (que será doravante referido como "λ") de uma chapa de aço. Consequentemente,. O teor de carbono no aço deve estar na faixa de 0,08% a 0,18% e preferivelmente na faixa de 0,08% a 0,16%.

Si: menos de 0,5% O silício, quando o seu teor no aço excede 0,5%, deteriora significativamente as características de superfície e afeta adversamente a resistência à fadiga, a capacidade de conversão química e a resistência à corrosão da chapa de aço. Consequentemente, o teor de Si no aço deve ser menor que 0,5%. Consequentemente, o teor de Si no aço deve ser menor que 0,5%. O limite inferior do teor de Si não é particularmente restrito e pode ser zero %.

Mn: 0,8% a 1,8% O manganês é um eiemento que é eficaz não apenas em garantir a resistência necessária de uma chapa de aço, mas também em termos de refino dos grãos de cristal do aço. O teor de Mn no aço precisa ser pelo menos 0,8% para alcançar uma TS de pelo menos 490 MPa e obter um tamanho desejado de grãos de cristal de uma chapa de aço. Um teor de Mn excedendo 1,8% resulta na deterioração significativa de capacidade de conformação de uma chapa de aço. Consequentemente, o teor de Mn do aço deve estar na faixa de 0,8% a 1,8%, e preferivelmente na faixa de 0,8% a 1,5%. P: 0,05% ou menos Um teor de fósforo no aço excedendo 0,05% resulta na diminuição de EL e λ devido à segregação do fósforo. Consequentemente, o teor de P no aço deve ser 0,05% ou menos e preferivelmente 0,03% ou menos. O limite inferior de P não é particularmente restrito e pode ser zero%. S: 0,005% ou menos O teor de enxofre deve ser 0,005% ou menos e preferivelmente 0,003% ou menos porque o enxofre forma sulfeto para diminuir EL e λ. O limite inferior do teor de enxofre não é particularmente restrito e pode ser zero%. N: 0,008% ou menos Um teor de nitrogênio muito alto excedendo 0,008% no aço é prejudicial porque então muito nitreto é gerado durante o processo de produção de uma chapa de aço para deteriorar a ductilidade do aço na laminação a quente. Consequentemente, o teor de nitrogênio deve ser 0,008% ou menos e preferivelmente 0,005% ou menos. O limite inferior do teor de nitrogênio não é particularmente restrito e pode ser zero%.

Al: 0,01% a 0,1% O alumínio é um elemento que é importante como agente de de-soxidação do aço. O teor de alumínio precisa ser pelo menos 0,01% para alcançar um efeito como agente de desoxidação de maneira satisfatória. Entretanto, um teor de Al excedendo 0,1% torna difícil o lingotamento do aço e/ou resulta em muitas inclusões permanecendo no aço, inclusões essas que deterioram a qualidade e as características de superfície do aço. Consequentemente, o teor de Al deve estar na faixa de 0,01% a 0,1%.

Ti: 0,01% a 0,1% O titânio é um dos mais importantes elementos na presente invenção. O titânio, quando é adicionado de forma que seu teor no aço seja pelo menos 0,01%, melhora a resistência à fadiga de uma chapa de aço pelo refino dos grãos de cristal da chapa de aço e aumento do limite de escoamento da chapa de aço através da precipitação de carboneto. Entretanto, o titânio adicionado ao aço de forma que seu teor exceda 0,1% ao invés afeta adversamente a capacidade de conformação, a capacidade de soldagem, a tenacidade e similares de uma chapa de aço. Consequentemente, o teor de Ti deve ser 0,1% ou menos. O teor de titânio no aço é ajustado de acordo com o nível de resistência requerido de uma chapa de aço na presente invenção. Em relação ao Ti assim adicionado e presente em uma porção de camada de superfície da chapa de aço, é particularmente importante que pelo menos 30% do Ti presente em uma porção de camada de superfície seja precipitado como carboneto de Ti na porção da camada de superfície. A presença de carboneto de Ti descrita acoima permite alcançar tal alto nível de resistência à fadiga conforme desejado pela presente invenção.

Aqui, o diâmetro do grão de cristal do carboneto de Ti deve ser não maior que 30 nm. Grãos diminutos de ferrita podem ser reforçados e assim a razão de resistência à fadiga almejada da presente invenção pode ser alcançada garantindo-se a precipitação de carbonetos diminutos de Ti em uma porção da camada de superfície. A chapa de aço da presente invenção pode conter, além dos componentes de composição anteriormente mencionados, pelo menos um tipo de elemento selecionado entre V: 0,005% a 0,1% e Nb: 0,005% a 0,1%.

Vanádio e nióbio são elementos que têm respectivamente o efeito de suprimir a recristalização e contribuir para o refino dos grãos de cristal e aumentar o limite de escoamento através da geração de carbonetos. V e/ou Nb, quando são adicionados ao aço de modo que seu teor seja pelo menos 0,005%, respectivamente, pode alcançar esses efeitos. Teores de V e Nb não devem exceder 0,1%, respectivamente, porque seus teores excedendo 0,1 % falha em produzir um efeito superior compatível com um amento no custo. V e Nb devem ser utilizados de maneira auxiliar porque esses elementos são mais caros em termos de produção de ligas e mostram um rendimento menor da precipitação de carbonetos que o Ti.

Além disso, a chapa de aço da presente invenção pode conter outros elementos além dos componentes de composição anteriormente mencionados, pelo menos um tipo de elemento selecionado entre Cu: 0,005% a 0,1%, Ni: 0,005% a 0,1%, Cr: 0,002 % a 0,1%, e Mo: 0,002% a 0,1%.

Cobre e/ou níquel, quando seus teores no aço são pelo menos 0,005%, respectivamente, contribuem para aumentar a resistência de uma chapa de aço. Entretanto, teores de Cu e/ou NI excedendo 0,1%, respectivamente, podem disparar a geração de fraturas em uma camada de superfície da chapa de aço durante o processo de laminação a quente. Consequentemente, em um caso em que Cu e/ou Nb é adicionado ao aço, seus teores devem ser 0,1% ou menos, respectivamente.

Cromo e molibdênio são elementos formadores de carbonetos, e contribuem para aumentar a resistência da chapa de aço quando teores de Cu e/ou Mo na chapa de aço são pelo menos 0,002% respectivamente. Teores de Cr e/ou Mo devem ser 0,1% ou menos, respectivamente, porque seus teores excedendo 0,1% falha em produzir um efeito superior de compatibilidade com o aumento de custo. A chapa de aço da presente invenção pode também conter B: 0,0002% a 0,005%. O boro é um elemento que refina vantajosamente os grãos de cristal. O teor de boro no aço precisa ser pelo menos 0,0002% para alcançar esse efeito de maneira satisfatória. Entretanto, quando o teor de boro no aço excede 0,005%, o efeito acima mencionado alcança um platô e falha em nivelar o aumento de preço. Consequentemente, o teor de B é preferivelmente ajustado para estar na faixa de 0,0002% a 0,005%.

Além disso, a chapa de aço da presente invenção pode conter, além dos componentes de composição mencionados anteriormente, pelo menos um tipo de elemento selecionado entre Ca: 0,0005% a 0,005% e REM: 0,0005% a 0,03%. Cálcio e REM são elementos que são eficazes para controlar a morfologia de inclusões e assim contribuem para melhorar a capacidade de conformação, respectivamente. Teores de Ca e/ou REM no aço precisam ser pelo menos 0,0005%, respectivamente, para alcançar os efeitos superiores provocados pela sua adição de maneira satisfatória. Entretanto, um teor de Ca excedendo 0,005% e um teor de RFEM excedendo 0,03% no aço respectivamente resultam em aumento nas inclusões no aço e a deterioração da qualidade do aço. Consequentemente, é preferível que o teor de Ca esteja na faixa de 0,0005% a 0,005% e o teor de REM está na faixa está na faixa de 0,0005% a 0,03%. A seguir será descrita a microestrutura da chapa de aço da presente invenção. A chapa de aço laminada a quente da presente invenção tem uma microestrutura na qual: a porção da camada de superfície da chapa de aço variando desde a superfície até 100 pm de profundidade é uma microestrutura constituída de fase ferrita como fase principal e fase secundária cuja fração é 30% ou menos; o diâmetro médio de grão da fase ferrita é de não mais que 10 pm; pelo menos 30% da quantidade de Ti na porção da camada de superfície são precipitados como carbonetos de Ti; e o diâmetro médio de grão do carboneto de Ti é de não mais que 30 nm. O controle da microestrutura de uma porção da camada de superfície variando desde a superfície até uma profundidade de 100 pm da chapa de aço (porção esta que doravante será referida simplesmente como "porção da camada de superfície") é criticamente importante na presente invenção porque o fenômeno de fadiga almejado na presente invenção ocorre como fraturas de fadiga na superfície da chapa de aço e essas fraturas de fadiga assim geradas crescem até a fratura final.

Os inventores da presente invenção, como resultado de estudos minuciosos, descobriram que: a etapa de fraturas de fadiga até 100 μίτι ou algo assim,.determina substancialmente a natureza do fenômeno de fadiga; e o crescimento das fraturas depende da microestrutura do material apenas durante o período no qual o comprimento de uma fratura de fadiga permanece dentro de 100 μηι ou algo assim e o crescimento de fraturas não depende mais da microestrutura do material quando o comprimento da fratura de fadiga excede 100 pm.

Em resumo, os inventores da presente invenção revelaram que um bom controle de microestrutura de uma porção da camada de superfície de uma chapa de aço é a mais importante em termos de obtenção de uma chapa de aço laminada a quente de alta resistência tendo resistência superior à fadiga. - Diâmetro médio de grão da fase ferrita como fase principal é de não mais que 10 pm - A poção da camada de superfície da chapa de aço laminada a quente da presente invenção é constituída de fase ferrita como fase principal e de fase secundária cuja fração é 30% ou menos. É necessário que o tamanho médio de grão da fase ferrita como fase principal não exceda 10 pm porque a resistência à fadiga desejada não pode ser alcançada quando o diâmetro médio de grão da fase ferrita excede 10 pm.

Em um caso em que a fração da fase secundária excede 30%, a frequência com que as fraturas de fadiga são geradas na interface entre a fase principal e a fase secundária aumenta, com o que a resistência à fadiga desejada não pode ser alcançada. A fração da fase secundária é preferivelmente 20% ou menos. "Fase secundária" representa uma fase única ou fases múltiplas como um todo, de perlita, bainita, martensita, austenita retida, carboneto bruto, e similares. Isto é, o tipo de "fase secundária" na presente invenção não é, portanto, particularmente restrita uma vez que a fase é uma fase cristalina diferente de ferrita. Todas as fases de cristal diferentes de fer-rita, tais como perlita, bainita, podem constituir uma fase secundária.

Frações, isto é, taxas de área, da fase ferrita ou outra fase (a fase secundária) podem ser determinadas como segue.

Inicialmente, um primeiro corpo de prova é coletado de cada amostra de aço de teste. A seção na direção da chapa de aço em paralelo à direção de laminação do corpo de prova, é polida e tratada por solução nital, com o que é obtido o corpo de prova para um microscópio de varredura eletrônica (SEM). A seguir, a região do corpo de prova que varia a partir da sua superfície até uma profundidade de 100 pm é fotografada de forma que uma foto SEM (x 1000) e uma foto SEM (x 3000) são tomadas para cada um dos 10 campos (cada campo, 30 pm χ 30 μιτι) na região. A fase ferrita e cada uma das outras fases são extraídas por processamento de imagem das fotos SEM assim tiradas, e as respectivas áreas da fase ferrita, outras fases e o campo de observação correspondente são medidos pelo processo de análise de imagem, para calcular as taxas de área anteriormente mencionadas conforme a fórmula (área de cada fase)/(área do campo de observação) χ 100 (%).

Na análise descrita acima, uma porção cinzenta de cada foto SEM (x 1000) representa a fase ferrita e uma porção branca diferente das bordas dos grãos da foto representa a(s) fase(s) secundária(s), O diâmetro médio de grão da ferrita como fase principal é calculado pela análise de imagens das fotos SEM (x 1000) e das fotos SEM (x 3000), respectivamente, de maneira similar àquela descrita acima e definir os diâmetros de círculo equivalente de grãos de ferrita conforme a JIS G 0551:2005. Os grãos de ferrita tendo cada uma um diâmetro de 0,5 pm ou menos não estão consideradas no cálculo anteriormente mencionado do diâmetro médio do grão de ferrita na presente invenção É possível reforçar a fase ferrita de uma porção de camada de superfície e aumentar o limite de elasticidade para atingir a resistência à fadiga desejada da chapa de aço fazendo-se pelo menos 30% do teor de Ti na porção da camada de superfície, entre o Ti adicionado à chapa de aço, ser precipitado como carboneto de Ti tendo um diâmetro médio de grão não maior que 30 nm. Se o diâmetro médio de grão exceder 30 nm e/ou o teor de Ti precipitado falha em alcançar 30%, os efeitos resultantes serão insatisfatórios. O diâmetro médio de grão de Ti precipitado é determinado pelo corte de uma amostra tendo 100 pm de espessura de uma superfície da chapa de aço; submeter a amostra ao polimento eletrolítico para produzir uma película fina para observação por um microscópio de transmissão eletrônica (TEM); selecionar arbitrariamente aproximadamente 10 campos (cada campo: 1 pm χ 1 pm) e observar os respectivos campos por um TEM a uma ampliação de 150.000; estimar os diâmetros circulares equivalentes (JIS G 0551:2005) dos precipitados de Ti assim observados; e calcular o diâmetro médio de grão dos precipitados de Ti a partir dos diâmetros circulares equivalentes assim estimados. Precipitados tendo, cada um, um diâmetro circular equivalente de 1 nm ou menos não são considerados no cálculo anteriormente mencionado do diâmetro médio do grão dos precipitados de Ti na presente invenção. A resistência à fadiga da chapa de aço foi determinada por um teste de fadiga por dobramento plano do tipo Schenck na presente invenção. Especificamente, a resistência à fadiga da chapa de aço foi avaliada no teste sob as condições de teste de razão de estresse R = -1, frequência: 25 Hz e 2.000.000 de repetições de ciclo.

Além disso, condições de produção para obter uma chapa de aço laminada a quente conforme a presente invenção será descrita doravante. - Aquecer uma placa até uma temperatura na faixa de 1150°C a 1300°C - É importante na presente invenção aquecer a placa até uma temperatura igual a ou maior que 1150°C de forma que carbonetos na placa são feitos existir como soluto na etapa de placa. Quando a placa é aquecida até uma temperatura menor que 1150°C, carbonetos na placa falham em existir como soluto e os carbonetos desejados não podem ser obtidos no processo de laminação a quente. Quando a placa é aquecida até uma temperatura excedendo 1300°C, a estrutura de uma porção de camada de superfície de aço é tornada bruta e a estrutura desejada não pode ser obtida e carepas à base de Si são geradas, deteriorando assim as características de superfície e afetando adversamente a resistência à fadiga de uma chapa de aço resultante. - Temperatura de acabamento na faixa do ponto de transformação Ar3 até (ponto de transformação Ar3 + 60)°C: e redução de laminação na ultima cadeira de laminação de pelo menos 25%. - A laminação de acabamento precisa ser executada a uma temperatura na faixa do ponto de transformação Ar3 até (ponto de transformação Ar3 + 60)°C na presente invenção. Em um caso em que a laminação de acabamento é completada a uma temperatura menor que o ponto de transformação Ar3, grãos brutos são gerados em uma porção da camada de superfície de uma chapa de aço e a resistência à fadiga e capacidade de conformação da chapa de aço deterioram significativamente. Em um caso em que a laminação de acabamento é completada a uma temperatura excedendo (ponto de transformação Ar3 + 60)“C, os grãos de cristal desejados não podem ser obtidos em uma chapa de aço e não é possível realizar a resistência à fadiga almejada da chapa de aço.

Na presente invenção, "ponto de transformação Ar3" representa a temperatura de transformação estimada por: obter uma curva de expansão térmica de uma amostra através de uma experiência de resfriar a amostra a uma taxa de resfriamento de 10°C/s pelo uso de um simulador de deformação "formaster" e determinando-se a temperatura de transformação a partir de um ponto de variação da curva. A taxa de redução de laminação na última cadeira para laminação de acabamento é criticamente importante na presente invenção. Em um caso em que a taxa de redução de laminação é menor que 25%, a microes-trutura desejada da camada de superfície de uma chapa de aço não pode ser obtida e a sua resistência à fadiga falha em melhorar. A redução de Ia- minação é preferivelmente pelo menos 30%. - Temperatura de bobinamento na faixa de 570°C a 670°C - Quando a temperatura de bobinamento excede 670°C, é gerada perlita bruta em uma chapa de aço e sua resistência à fadiga e capacidade de conformação deterioram. Quando a temperatura de bobinamento é menor que 570°C, o teor desejado de carboneto de Ti em uma porção de camada de superfície não pode ser garantido e assim a almejada resistência à fadiga da chapa de aço não pode ser alcançada.

Além disso, uma melhor resistência à fadiga é alcançada adicionando-se os requerimentos descritos abaixo às condições de produção da chapa de aço da presente invenção. - Início do resfriamento da chapa de aço em até 2 segundos a-pós o término da iaminação de acabamento e resfriamento da chapa de aço até uma temperatura igual a (temperatura de bobinamento + 50°C) ou menos em até 10 segundos após o término da Iaminação de acabamento - A estrutura da chapa de aço pode ser refinada mais efetivamente e assim a sua resistência à fadiga também melhorará pelo início do resfriamento da chapa de aço em até 2 segundos após o término da Iaminação de acabamento. Além disso, os carbonetos de Ti conforme pretendidos são mais passíveis de serem obtidos e a resistência à fadiga também melhorará pelo resfriamento da chapa de aço até uma temperatura igual a (temperatura de bobinamento + 50°C) ou menor em até 10 segundos após o término da Iaminação de acabamento.

Outras condições de produção podem ser executadas de acordo com os métodos convencionais.

Por exemplo, um aço tendo uma composição desejada conforme descrito acima é processado por fusão usando-se um conversor, um forno elétrico, um forno de indução, ou similares e pelo refino secundário usando-se posteriormente um forno de desgaseificação a vácuo. O lingotamento é preferivelmente executado por lingotamento continuo em termos de produtividade e qualidade do aço, mas pode ser executado por lingotamento em lingotes e produção posterior de placas.

Uma placa produzida por lingotamento pode ter ou uma espessura padrão de placa de 200 mm a 300 mm ou uma espessura de placa relativamente fina em torno de 30 mm, Uma placa tendo uma espessura relativamente fina pode omitir a laminação de desbaste. Uma placa produzida por lingotamento pode ser ou diretamente submetida à laminação a quente ou primeiramente aquecida em um forno de aquecimento e então submetida à laminação a quente. A chapa de aço laminada a quente de alta resistência da presente invenção pode ser uma chapa de aço revestida tal como uma chapa de aço revestida de zinco eletrolítico, uma chapa de aço galvanizada, uma chapa de aço galvannealed, etc.

Exemplos Amostras de placas de aço A a I tendo composições e ponto de transformação Ar3 conforme mostrados na Tabela 1 foram processados pelas condições de laminação a quente conforme mostradas na Tabela 2, respectivamente, para produzir amostras de chapas de aço laminadas a quente nos 1 a 13. Os pontos de transformação Ar3 das amostras de placas de aço A I na Tabela 1 foram determinadas através de experiências usando-se o simulador de deformação "formaster" descrito acima.

Tabela 1 Tabela 2 ________________________________________________________________________________________________ O diâmetro médio do grão de ferrita e a fração da fase secundária em uma porção de camada de superfície variando desde a superfície até uma profundidade de 100 μπι foram determinados para cada uma das amostras de chapa de aço pelo uso do método de processamento de imagem das fotos SEM descrito acima. O teor de carboneto de Ti precipitado na faixa desde a superfície até uma profundidade de 100 gm da amostra da chapa de aço foi determinado pelo método de resíduo de extração eletrolítica de cortar um corpo de prova tendo uma espessura de 100 pm de uma superfície da amostra e coletar resíduos desse corpo de prova usando-se um filtro de 30 pm. Um teor de Ti na faixa desde a superfície até uma profundidade de 100 pm da amostra de chapa de aço foi medida pela análise química convencional (por exemplo, JIS G 1253: Método de espectroscopia de demissão de descarga atômica de fagulha) usando-se um corpo de prova tendo espessura de 100 pm a partir de uma superfície da amostra. Propriedades mecânicas da amostra de aço foram analisadas coletando-se três corpos de prova de tração da JIS n° 5 de cada amostra de chapa de aço em uma direção ortogonal à direção de laminação e submetendo-se os corpos de prova a um teste de tração. O teste de tração incluiu medir-se o valor do limite de elasticidade e o valor da resistência à tração de cada um dos três corpos assim coletados a uma taxa de tensão: 10 mm;/min conforme a JIS Z 2241. O limite de elasticidade (YS) e a resistência à tração (TS) foram calculados, respectivamente, como os valores médios dos valores de limite de elasticidade e dos valores de resistência à tração dos três corpos de prova.

Em relação ao teste de fadiga, um corpo de prova conforme mostrado na FIG 1, foi amostrado de cada uma das amostras de chapa de aço em uma direção ortogonal à direção de laminação e submetida a um teste de fadiga de dobramento plano do tipo Schenck. A resistência à fadiga foi avaliada sob as condições de teste de razão de estresse R = -1, frequência: 25 Hz e 2.000.000 de ciclos de repetição. A razão de resistência (isto é, a resistência à fadiga após 2.000.000 de ciclos de repetição / resistência à tração) foi calculado. A resistência à fadiga almejada na presente invenção é a razão de resistência > 0,45.

Os resultados estão mostrados na Tabela 3.

Tabela 3 É entendido que Exemplos que atendem os requisitos da presente invenção (nos 2, 4, 5 e 8-10) satisfazem unanimemente a razão de resistência > 0,45, apresentando assim uma resistência muito boa à fadiga.

Claims

1. Chapa de aço laminada a quente de alta resistência tendo boa resistência à fadiga, compreendendo % em massa, C: 0,08% a 0,18%, Si: menos de 0,5%, Mn: 0,8% a 1,8%, P: 0,05% ou menos, S: 0,005% ou menos, N: 0,008% ou menos, Al: 0,01% a 0,1%, Ti: 0,01% a 0,1%, e Fe e as impurezas incidentais como remanescente, onde a porção da camada de superfície da chapa de aço que varia a partir da superfície onde a porção de camada de superfície da chapa de aço variando desde a superfície até 100 μίτι de profundidade tem uma estrutura constituída de fase ferrita como fase principal e fase secundária de cuja fração é 30% ou menos, o diâmetro médio de grão da fase ferrita é não maior que 10 μιτι, pelo menos 30% do teor de Ti na porção da camada de superfície são precipitados como carboneto de Ti na porção da camada de superfície, o diâmetro médio de grão do carboneto de Ti é de não mais que 30 nm.

2. Chapa de aço laminada a quente de alta resistência tendo boa resistência à fadiga de acordo com a reivindicação 1, também compreendendo, % em massa, pelo menos um tipo de elemento selecionado entre V: 0,005% a 0,1% e Nb: 0,005% a 0,1%.

3. Chapa de aço laminada a quente de alta resistência tendo boa resistência à fadiga de acordo com a reivindicação 1 ou 2, também compreendendo, % em massa, pelo menos um tipo de elemento selecionado entre Cu: 0,005% a 0,1%, Ni: 0,005% a 0,1%, Cr: 0,002 % a 0,1%, e Mo: 0,002% a 0,1%.

4. Chapa de aço laminada a quente de alta resistência tendo boa resistência à fadiga de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, também compreendendo, % em massa, B: 0,0002% a 0,005%.

5. Chapa de aço laminada a quente de alta resistência tendo boa resistência à fadiga de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, também compreendendo, % em massa, pelo menos um tipo de elemento selecionado entre Ca: 0,0005 % a 0,005% e REM: 0,0005 % a 0,03 %.

6. Método para produção de uma chapa de aço laminada a quente de alta resistência tendo boa resistência à fadiga, compreendendo as etapas de: Aquecer o aço tendo a composição de componentes como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 5 até a temperatura na faixa de 1150°C a 1300°C; submeter o aço assim aquecido à laminação a quente de forma que a temperatura de acabamento esteja na faixa do ponto de transformação Ar3 até (ponto de transformação Ar3 + 60)° e a redução de laminação na última cadeira para a laminação de acabamento é pelo menos 25%, para produzir uma chapa de aço, e bobinar a chapa de aço na temperatura de bobinamento na faixa de 570°C a 670°C.

7. Método para produção de uma chapa de aço laminada a quente de alta resistência tendo uma bola resistência à fadiga como definida na reivindicação 6, também compreendendo as etapas de: iniciar o resfriamento da chapa de aço em até 2 segundos após o término da laminação de acabamento; e resfriar a chapa de aço até a temperatura igual à (temperatura de bobinamento + 50°C) ou menos em até 10 segundos após o término da laminação de acabamento.