BR102013004716A2

BR102013004716A2 - chapa de aço laminada a frio de alta resistência tendo limite de elasticidade com baixa anisotropia planar e método para produção da mesma

Info

Publication number: BR102013004716A2
Application number: BR102013004716A
Authority: BR
Inventors: Kaneharu Okuda; Kenji Kawamura; Shusaku Takagi
Original assignee: Jfe Steel Corp
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2013-02-27
Publication date: 2015-10-06
Also published as: ZA201208370B; JP2013181183A; CN103290310A; BR102013004716B1; RU2013109050A; CN103290310B; MY171985A; RU2534703C2

Abstract

chapa de aço laminada a frio de alta resistência tendo limite de elasticidade com baixa anisotropia planar e método para produção da mesma. a invenção refere-se a uma chapa de aço laminada a frio de alta resistência tendo limite de elasticidade com baixa anisotropia planar e excelente capacidade de conformação por prensagem tendo uma composição incluindo (em % em massa), c: 0,06% a 0,12%; si: 0,7% ou menos; mn: 1,2% a 2,6%; p: 0,020% ou menos; s: 0,03% ou menos; aí sol.: 0,01% a 0,5%; n: 0,005% ou menos; o saldo sendo fe e as inevitáveis impurezas. a chapa de aço inclui, em termos de frações de volume em relação a toda a microestrutura, 60% ou mais de fase ferrita como fase principal, e 5% ou mais e 20% ou menos de fase martensita, e tem uma função de distribuição de orientação de cristal 3d de 2,5 ou menos em {cpi, <l>, p2} = {00 350 450}

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CHAPA DE AÇO LAMINADA A FRIO DE ALTA RESISTÊNCIA TENDO LIMITE DE ELASTICIDADE COM BAIXA ANISOTROPIA PLANAR E MÉTODO PARA PRODUÇÃO DA MESMA".

Campo Técnico A presente invenção refere-se a uma chapa de aço laminada a frio de alta resistência tendo um limite de elasticidade com baixa anisotropia planar, que é adequadamente usada para chapas de aço para automóveis, etc., e também a um método de produção da mesma.

Antecedentes da Invenção Nos últimos anos, para reduzir a quantidade de emissão de CO2 do ponto de vista de proteção ao ambiente global, há uma demanda progressiva para a melhoria da eficiência dos combustíveis de automóveis. Além disso, uma segurança aumentada dos automóveis focada para características de colisão do corpo do veículo são necessárias para garantir a segurança do passageiro na colisão. Assim, medidas positivas estão sendo tomadas para produzir um corpo de veiculo mais leve e mais forte.

Para alcançar simultaneamente redução de peso e melhoria da resistência do corpo do automóvel, é eficaz usar-se materiais com maior resistência de modo a permitir a redução da espessura da chapa desde que a rigidez não seja afetada negativamente. Consequentemente, uma chapa de aço laminada a frio de alta resistência é usada preventivamente em membros de veículos atualmente.

Quanto mais forte for a chapa de aço, maior é o efeito do peso leve. Por exemplo, há uma tendência na indústria automotiva de se usar uma chapa de aço tendo uma resistência à tração (TS) de não menos de 500 MPa, ou mesmo não menos de 590 MPa.

Por outro lado, é necessário que as chapas de aço para automóveis tenham excelente capacidade de conformação por prensagem, uma vez que a maioria dos membros de automóveis que utilizam chapas de aço é conformada por trabalho de prensagem. Entretanto, uma chapa de aço de alta resistência é bastante inferior às chapas comuns de aço doce em capacidade de conformação por prensagem, ductilidade e capacidade de estampagem profunda; então, uma melhoria a esse respeito é necessária.

Como exemplo de chapa de aço de alta resistência, por exemplo, até a classe de 440 MPa, há a chapa de aço que é produzida com a adição de quantidades adequadas de Ti e Nb para fixar o C soluto e o N soluto em uma chapa de aço de carbono extremamente baixo tendo excelente capacidade de conformação, de modo a obter um aço livre de interstícios como material base, que é então adicionado com uma solução sólida de elementos de reforço tais como Si, Μη, P, etc.

Além disso, na faixa de 500 MPa ou mais, ou ainda na faixa de 590 MPa ou mais, uma chapa de aço de fase complexa é usada na prática, por exemplo, chapa de aço DP tendo fase dupla de ferrita e martensita e uma chapa de aço TRIP utilizando fase γ residual. A primeira é caracterizada pelo baixo limite de elasticidade e capacidade de endurecimento sob alta tensão devido à tensão residual em torno da martensita, enquanto a última tem a característica de que o alongamento uniforme é aumentado devido à transformação de fase martensita com plasticidade induzida.

Geralmente, características mecânicas da chapa de aço de alta resistência podem ser avaliadas pelas características de tensão em uma direção especificada tal como a direção perpendicular à direção de laminação, e a sua anisotropia planar pode ser avaliada pela anisotropia planar Ar do valor de Lankford (valor r). Aqui, Ar pode ser calculado pelos valores de Lankford de rL, rD e rc para as direções 0o (direção L), 45° (direção D) e 90° (direção C) em relação à direção de laminação conforme a fórmula a seguir: Ar = (rL + rc - 2rD) / 2 Entretanto, pela análise da conformação por prensagem atual, foi descoberto que a capacidade de fixação da forma após a conformação dos membros e a tensão de superfície são significativamente afetadas pela anisotropia planar do limite de elasticidade. Assim, espera-se que a conformação por prensagem possa ser melhorada pela diminuição da anisotropia planar do limite de elasticidade.

Em relação à chapa de aço tendo baixa anisotropia planar, por exemplo, o Documento de patente 1 (JP 2004-197155 A) descreve uma chapa de aço laminada a frio tendo uma excelente capacidade de endurecimento no cozimento e baixa anisotropia planar, que é adequadamente utilizada para painéis externos de corpos de automóveis, bem como um método para produção de tal chapa de aço. Essa tecnologia é para definir Ar por meio da quantidade de C e da taxa de redução da laminação a frio, concluindo que a anisotropia planar desejada e a resistência ao amassamento podem ser realizadas simultaneamente. Também de acordo com essa tecnologia, o resfriamento deve ser iniciado em até 2 segundos após a laminação a quente e pode ser executado em uma faixa de temperatura de 100°C ou mais e a uma taxa de resfriamento de 70°C/s ou mais. Entretanto, a anisotropia planar definida aqui é Ar que não é sempre i-dêntica à anisotropia planar do limite de elasticidade.

Em relação às chapas de aço relativas à anisotropia planar de ductilidade, por exemplo, o Documento de Patente 2 (JP 2005-256020 A) descreve uma chapa de aço tendo uma excelente capacidade de fixação de forma, bem como um método para produção de tal chapa de aço. A chapa de aço é caracterizada como um aço de fase complexa compreendendo a fração máxima de volume de ferrita ou bainita e martensita na faixa de 1% a 25%. Nesse caso, pelo menos em uma região da superfície da chapa desde 1/2 da espessura até 1/4 da espessura, todas as condições a seguir têm que ser satisfeitas: (1) valor médio (A) da razão de resistência aleatória de raio-x de um grupo de orientação {100}<001 >-{223}<110> é 4,0 ou mais (2) valor médio (B) da razão de resistência aleatória de raio-x de três orientações de cristal de {554}<225>; {111 }<112> e {111 }< 1 10> é 5,5 ou menos (3) (A)/(B) > 1,5 (4) A razão de resistência aleatória da reflexão de raio-x {100}<011 > é não menos que a razão de resistência aleatória de raio-x de {211 }<011 >.

Além disso, as condições a seguir devem também ser satisfeitas: pelo menos um valor-r na direção de laminação e o valor-r na direção perpendicular à direção de laminação é 0,7 ou menos; a anisotropia planar do alongamento uniforme AuEI é 4% ou menos; a anisotropia planar do alongamento local ΔΙ_ΕΙ é 2% ou mais, e AuEI s ΔΙ_ΕΙ, onde AuEI = {|uEI(L) - uEI(45°)| + |uEL(C)- uEL(45°)|} / 2, e ΔΙ_ΕΙ = {|LEI(L) - LEI(45°)| + |LEI (C) - LEI(45°)|} / 2, o alongamento uniforme em uma direção paralela (direção L), em uma direção perpendicular (direção C), e em uma direção a 45° em relação à direção de laminação sendo definidas como uEI(L), uEI(C) e uEI(45°), respectivamente, e o alongamento local em uma direção paralela (direção L) em uma direção perpendicular (direção C) e em uma direção a 45° em relação à direção de laminação são definidas como LEI(L), LEI(C) e LEI(45°), respectivamente. É também necessário otimizar as condições da laminação a quente de acabamento e de bobina-mento a uma temperatura crítica ou menos conforme a quantidade de Mn equivalente.

Entretanto, há o problema de que o desenvolvimento da textura de {100}<011> diminui a capacidade de estampagem profunda, além de que a relação para a anisotropia planar do limite de elasticidade não foi esclarecida. (Documentos de Patente) - Documento de Patente 1: JP 2004-197155 A

- Documento de Patente 2: JP 2005-256020 A

Sumário da Invenção Problema a ser Resolvido pela Invenção Conforme descrito acima, a chapa de aço convencional para automóveis se concentrou em aumentar o valor-r ou o alongamento para melhorar a capacidade de conformação. Entretanto, uma vez que a tecnologia descrita no Documento de Patente 1 (JP 2004-197155 A) é para realizar uma fase bainita e um resfriamento rápido após a laminação a quente, para obter uma chapa de aço com baixa anisotropia planar do valor-r, permanece o problema de que apenas um nível limitado de resistência pode ser alcançado. A tecnologia descrita no Documento de Patente 2 (JP 2005-256020 A) envolve outro problema de que a razão de fase da microestrutura tende a variar dependendo da flutuação das condições de produção, de forma que a anisotropia planar, em particular a anisotropia planar do limite de elasticidade, não pode ser sempre reduzida, quando as microes-truturas forem trocadas. É um objetivo da presente invenção resolver vantajosamente os problemas acima mencionados e fornecer uma chapa de aço laminada a frio de alta resistência tendo uma resistência à tração (TS) de 500 MPa ou mais, ou mesmo mais forte que 590 MPa ou mais, e uma anisotropia planar extremamente baixa do limite de elasticidade simultaneamente, concentrando-se no limite de elasticidade e diminuindo sua anisotropia planar para assim melhorar a capacidade de conformação por prensagem, e também fornecer um método para produção da mesma.

Meios para Resolver o Problema Na textura de uma chapa de aço laminada a frio, é geralmente considerado que fibras α com a direção <100> paralela à direção RD e fibras γ com a direção <111> paralela à direção ND são desenvolvidas. Quando, em particular, as fibras γ são desenvolvidas, o valor-r aumenta.

Aqui, o grupo de orientações de fibras a desenvolvido nas texturas de uma chapa de aço laminada a frio é {001}<110>~{111}<110> e cp1 = 0o, tp2 = 45°, Φ = 0o~55°, que estão mostrados em orientação espacial 3D nos eixos de coordenadas retangulares correspondentes às três variáveis do ângulo de Euler.

Os inventores conduziram estudos intensivos para resolver os problemas acima e descobriram que características mecânicas, em particular a anisotropia planar dos limites de e-lasticidade, estão muito proximamente correlacionadas à função de distribuição de orientação de cristal 3D de uma orientação especificada da fibra α em {{φ1, Φ, φ2} = {0o, 35°, 45°}), e não estão relacionadas a outras orientações tais como acumulação de fibra γ relacionada a valor r, que é um índice de profundidade da estampabilidade.

Ao realizar-se pesquisa adicional, tem sido encontrado que a anisotropia planar do limite de elasticidade é também afetada por microestrutura e portanto a anisotropia planar do limite de elasticidade pode ser reduzida de maneira estável controlando a função de distribuição de orientação de cristal 3D em {φ1, Φ, cp2} = {0o, 35°, 45°},bem como a fração de volume da fase martensita relativa à toda a microestrutura da chapa de a-ço. A presente invenção foi completada com base no conhecimento e nas descobertas conforme descrito acima, e podem ser resumidas como segue.

Em outras palavras, um primeiro aspecto da presente invenção reside em uma chapa de aço laminada a frio de alta resistência tendo limite de elasticidade com baixa anisotropia planar, compreendendo a seguinte composição de componentes que inclui, em % em massa, C: 0,06% a 0,12%;

Si: 0,7% ou menos;

Mn: 1,2% a 2,6%; P: 0,020% ou menos; S: 0,03% ou menos;

Al solúvel: 0,01% a 0,5%; N: 0,005% ou menos; e o saldo sendo Fe e as inevitáveis impurezas, onde a chapa de aço inclui, em termos de fração de volume em relação a toda a microestrutura da chapa de aço, 60% ou mais de fase ferrita como fase principal, e 5% ou mais a 20% ou menos de fase martensita, e tem uma função de distribuição de o-rientação de cristal 3D de 2,5 ou menos em (q>1, Φ, φ2) = (0o, 35°, 45°).

Um segundo aspecto da presente invenção reside em, uma chapa de aço laminada a frio de alta resistência tendo limite de elasticidade com baixa anisotropia planar de acordo com o primeiro aspecto, onde a chapa de aço inclui, em % em massa, pelo menos um elemento entre Cr: 0,5% ou menos, e Mo: 0,5% ou menos.

Um terceiro aspecto da presente invenção reside em um método para produção de uma chapa de aço laminada a frio de alta resistência tendo limite de elasticidade com baixa aniso-tropia planar, o método compreendendo preparar uma placa de aço tendo a composição de componentes conforme o primeiro ou o segundo aspecto, submeter a placa de aço a uma lamina-ção a quente a uma temperatura de acabamento de 840°C ou mais a 950°C ou menos, seguido por uma laminação a frio a uma taxa de redução de 30% ou mais a 70% ou menos, e então recozer a uma temperatura entre 800°C ou mais e o ponto A3 ou menos, e subsequentemente resfriar a uma taxa de resfriamento CR (°C/s) crítica ou mais, que é expressa pela fórmula a seguir dentro de uma faixa de temperaturas desde a temperatura de recozimento até 400°C: Log CR = - 3,50[%Mo] - 1,20[%Mn] - 2,0[%Cr] - 0,32[%P] + 3,50 onde [%M] é a quantidade do elemento M contida no aço (% em massa).

Efeito da Invenção De acordo com a presente invenção, é possível obter uma chapa de aço laminada a frio de alta resistência tendo limite de elasticidade com baixa anisotropia planar e exceiente capacidade de conformação por prensagem. A chapa de aço laminada a frio de alta resistência obtida pela presente invenção é particularmente adequada para uso em membros de automóveis.

Descrição das Modalidades Preferidas A presente invenção será descrita em detalhes a seguir.

Inicialmente, a composição de componentes de uma chapa de aço laminada a frio de alta resistência da presente invenção é limitada conforme mencionado acima, pelas razões a serem descritas em detalhes a seguir, onde a unidade do teor de cada elemento é “% em massa” a menos que especificado de forma diferente. <C: 0,06% a 0,12%> O carbono (C) é um elemento essencialmente necessário para garantir a 2a fração de fase predeterminada, aumentando a resistência e controlando o limite de elasticidade com baixa anisotropia planar. Um teor de carbono de menos de 0,06% torna difícil garantir uma fase martensita de não menos de 5%, o que não é preferido. Por outro lado, quando o teor de carbono está acima de 0,12%, a segunda fase, a fase que não a fase ferrita responde por uma grande porcentagem, e assim torna-se difícil manter a fração de volume da fase ferrita em não menos de 60%, e com isso a ductilidade deteriora. Além disso, a 2a fase tal como a fase martensita constrói uma malha e tende a envolver a ferrita de modo que é difícil para a textura da fase ferrita desenvolver influência, e assim controlar a anisotropia planar do limite de elasticidade. Consequentemente, o teor de carbono precisa estar na faixa de 0,06% a 0,12%, preferivelmente na faixa de 0,06% a 0,10%. <Si: 0,7% ou menos> O silício (Si) tem o efeito de atrasar a geração de ca-repa na laminação a quente com uma quantidade mínima para melhorar a qualidade da superfície, para modestamente atrasar a reação de ligação entre a base de ferro e o zinco durante o banho de revestimento ou de galvanização/recozimento (“gal-vannealing”), e melhorar a capacidade de endurecimento na alta tensão, etc. à luz do acima, é preferível conter Si em aproximadamente não menos que 0,01%. Entretanto, um teor de Si acima de 0,7% deteriora a qualidade da aparência externa, então o teor de Si é determinado ser 0,7% ou menos, preferivelmente 0,3% ou menos. <Mn: 1,2% a 2,6%> O manganês (Mn) é adicionado para melhorar a capacidade de endurecimento no resfriamento e para aumentar a porcentagem de fases martensita dentro da 2a fase. Do ponto de vista de alcançar tais fases complexas, o limite inferior do teor de Mn precisa ser 1,2%. Quando o teor de Mn se torna muito alto, a temperatura de transformação de α para γ no recozimen-to se torna baixa, e assim os grãos γ são formados nas bordas dos grãos de ferrita fina imediatamente após a recristalização ou a restauração das bordas dos grãos durante a recristalização. Assim, a 2a fase é refinada e como resultado a ductilidade é determinada bem como a anisotropia planar do limite de elasticidade não pode ser controlada. À luz disso, o limite superior do teor de Mn precisa ser 2,6%, preferivelmente o teor de Mn precisa estar na faixa de 1,2% a 2,1%. Uma vez que a quantidade de produção de martensita varia de acordo com a taxa de resfriamento após o recozimento, a taxa de resfriamento deve ser controlada com base nas quantidades de Mn, Cr e Mo, que serão explicadas daqui para a frente. <P: 0,020% ou menos» Quando o teor de fósforo (P) estiver acima de 0,020%, ocorrem defeitos de superfície devido à capacidade de soidagem deteriorada e à segregação, assim o teor de P é determinado ser 0,020% ou menos. <S: 0,03% ou menos» O enxofre (S) tem o efeito de melhorar a 1a propriedade de descamação das chapas de aço e a qualidade da aparência externa do revestimento. Entretanto, quando o teor de S aumenta, MnS é muito precipitado no aço, deteriorando a ductilidade tal como o alongamento e a capacidade de flangeamento no estiramento da chapa de aço fazendo com que a capacidade de conformação por prensagem deteriore. Também a ductilidade na laminação a quente durante a laminação a quente da placa é deteriorada, o que tende a causar defeitos de superfície. Além disso, a resistência à corrosão é também levemente deteriora- da. Desse ponto de vista, o teor de S é determinado ser 0,03% ou menos, preferivelmente 0,01% ou menos, mais preferivelmente 0,005% ou menos, e mais preferivelmente ainda 0,002% ou menos. <AI solúvel: 0,01% a 0,5%>

Alumínio solúvel (Al sol.) é útil colmo elemento deso-xidante para o aço, e tem também o efeito de estabilizar o N so-luto como uma impureza para melhorar a resistência ao envelhecimento à temperatura ambiente. Assim, o teor de Al precisa ser 0,01% ou mais. Por outro lado, um teor de Al sol. acima de 0,5% leva ao aumento do custo, e, além disso, é induzido defeito de superfície. Portanto, o teor de Al sol. é determinado estar na faixa de 0,01% a 0,5%. <N: 0,005% ou menos>

Quando o teor de nitrogênio (N) é excessivo, a resistência ao envelhecimento à temperatura normal é deteriorada e uma grande quantidade de Al e Ti são necessariamente adicionadas para estabilizar o N soluto. Assim, é preferível que o teor de N seja reduzido tanto quanto possível. Desse ponto de vista, o teor de N é determinado ser 0,005% ou menos.

Embora a composição de componentes básicos tenha sido explicada acima, os elementos a seguir podem também ser adicionados se necessário, de acordo com a presente invenção. <Cr: 0,5% ou menos> O cromo (Cr) é um elemento indispensável que contribui para o alcance de forma confiável da alta resistência das chapas de aço pela realização de fases complexas, bem como o Mn. Para alcançar o efeito, o teor de Cr é preferivelmente 0,1% ou mais. Entretanto, sua adição excessiva provoca não apenas a saturação do efeito mas também aumenta o custo, assim o teor de Cr precisa ser 0,5% ou menos. <Mo: 0,5% ou menos> O molibdênio (Μο) é um elemento que contribui para evitar a geração de perlita pela melhoria da capacidade de endurecimento no resfriamento para facilitar altamente a resistência das chapas de aço. Para alcançar o efeito, o teor de Mo é preferivelmente 0,1% ou mais, Entretanto, o molibdênio é tão caro que uma quantidade excessiva de sua adição aumenta significativamente o custo de produção. Desse ponto de vista, o teor de Mo precisa ser 0,5% ou menos. Além disso, uma vez que a quantidade de produção de martensita varia de acordo com a taxa de resfriamento após o recozimento, a taxa de resfriamento deve ser controlada com base nas quantidades de Mn, Cr e Mo que serão explicadas adiante. O saldo, isto é, componentes diferentes dos descritos acima, da composição da chapa de aço laminada a frio de alta resistência da presente invenção é Fe e as inevitáveis impurezas. Entretanto, o saldo pode também conter outros componentes além dos descritos acima a menos que a presença de tais componentes afete adversamente as operações e os efeitos da presente invenção. A seguir, na chapa de aço conforme a presente invenção, serão descritas as razões porque a microestrutura do aço deve ser restrita a tais porcentagens. <Fração de volume da fase ferrita: 60% ou mais>

De acordo com a presente invenção, a textura da ferrita é controlada de forma que ela tende a diminuir muito. Isto é, quando a segunda fase exceto a fase ferrita aumenta, torna difícil controlar a anisotropia planar do limite de elasticidade pelo controle das texturas. Além disso, uma 2a fase como uma fase martensita vem a circundar a ferrita pela construção de redes, assim, o comportamento plástico macroscópico das chapas de aço não será mais dependente da orientação do cristal da ferrita. Desse ponto de vista, a fração de volume da fase ferrita con- tra toda a microestrutura da chapa de aço precisa ser 60% ou mais, preferivelmente 75% ou mais. <Fração de volume da fase martensita: 5% ou mais a 20% ou menos> A fase martensita é uma fase útil que contribui para aumentar a resistência das chapas de aço bem como diminuir a razão de rendimento para melhorar a capacidade de fixação da forma. Com base nesse ponto de vista, a fração de volume da fase martensita em relação a toda a microestrutura da chapa de aço deve ser 5% ou mais. Por outro lado, quando a fase martensita excede 20%, a martensita vem a envolver a ferrita pela construção de redes e torna sem sentido o controle da textura da ferrita, que não é preferida em termos de controlar a aniso-tropia planar do limite de elasticidade. Assim, a fração de volume da fase martensita em relação a toda a microestrutura da chapa de aço deve estar na faixa de 5% ou mais a 20% ou menos.

Além disso, a chapa de aço conforme a presente invenção é preferivelmente compreendida da fase ferrita como fase principal, e da fase martensita como 2a fase. As frações de volume das outras fases além das fases ferrita e martensita a-cima são preferivelmente 5% ou menos, mais preferivelmente 3% ou menos, em relação a toda a microestrutura da chapa de aço. A fração de volume de cada fase é definida como uma fração de área de cada fase medida por meio do método de contagem de pontos em conformidade com a ASTM E562-83 (1988). A fração de área de cada fase é medida conforme abaixo, isto é, um corpo de prova coletado de cada chapa laminada a frio re-cozida é polido e causticado por nital em sua seção transversal paralela à direção de laminação (seção-L) para ser observado a uma ampliação de 4000x por um microscópio de varredura ele- trônica SEM para identificar a classificação de fases e obter as frações de área da fase ferrita como fase principal e da fase martensita. Em uma fotografia da microestrutura, áreas levemente contrastadas em preto são consideradas como ferrita, á-reas onde o carboneto é gerado na estrutura lamelar ou em forma de pontos e linhas são consideradas como perlita ou bainita, e grãos contrastados em branco são martensita. <Função de distribuição de orientação de cristal 3D em {φ 1, Φ, φ2} = {0o, 35°, 45°}: 2,5 ou menos>

Além disso, as texturas da chapa de aço conforme a presente invenção são avaliadas pela função de distribuição de orientação de cristal 3D. Tradicionalmente, a figura de polo por difração de raio-x (XRD) foi utilizada para analisar texturas de uma chapa de aço. Uma vez que a figura de polo mostra a distribuição estatística da orientação de grãos de cristal em quantidade, é um método adequado para decidir a orientação de prioridade. Entretanto texturas de materiais policristalinos são a-dequadas para mostrar não somente uma orientação de prioridade única, mas também orientações de prioridades múltiplas. Por exemplo, em uma textura de fibra, que é um grupo de orientação que gira em torno de um certo eixo do cristal, é difícil avaliar a fração existente de cada orientação com precisão pela medição da figura de polo. Portanto, a função de distribuição de orientação de cristal é feita com base na informação da figura de polo para avaliar a fração existente de cada orientação.

Na avaliação da função de distribuição de orientação de cristal 3D acima, a função de distribuição de orientação de cristal 3D foi levada pelo uso de figuras de polo incompletas de (200), (211) e (110) derivadas do método de reflexão conforme o método de expansão de séries. Consequentemente, foi determinado que nas microestruturas de aço compreendendo frações de volume das fases ferrita e martensita acima, quando a fração de distribuição de orientação de cristal 3D é 2,5 ou menos em uma certa orientação das fibras α: ({φ1, Φ, φ2) = {0o, 35°, 45°}), a anisotropia planar do limite de elasticidade se torna pequena. Entretanto, é importante controlar as frações de volume das fases ferrita e martensita conforme descrito acima. Por exemplo, no caso de uma fase única ferrita, a textura ótima da ferrita que reduz a anisotropia planar do limite de elasticidade é diferente daquela conforme definida acima. Não fica sempre claro quanto à razão porque a anisotropia planar do limite de elasticidade declina sob a condição de que a função de distribuição de orientação do cristal 3D em {φ 1, Φ, φ2} = {0o, 35°, 45°) é 2,5 ou menos. Entretanto, os inventores consideram como a seguir. Isto é, em geral uma orientação de cristal de {cp 1, Φ, <p2} = {0o, 35°, 45°} é apta a ocorrer na ferrita submetida à laminação a frio ou transformada a partir da auste-nita deformada. Quando a função de distribuição de orientação de cristal 3D é alta, a anisotropia planar das características mecânicas tende a aumentar, assim é necessário controlar a função de distribuição de orientação de cristal 3D dentro de uma faixa adequada para reduzir a anisotropia planar. Entretanto, o valor ótimo varia conforme os tipos de aço. Especialmente, em uma chapa de aço de fase complexa tendo uma constituição mista de fase ferrita 60% ou mais como fase principal, e a fase martensita 5% a 20%, à qual a presente invenção é aplicada, o valor ótimo da função de distribuição de orientação de cristal 3D deve ser 2,5 ou menos. A seguir será descrito o método para produção de uma chapa de aço laminada a frio de alta resistência conforme a presente invenção. É preferido que a placa de aço a ser usada seja produzida por meio do método de lingotamento contínuo de modo a evitar a macrossegregação de componente. Entretanto, o lingo- tamento convencional e o lingotamento de placa fina são também aceitáveis. Além disso, o método tradicional onde as placas produzidas são resfriadas uma vez até a temperatura ambiente e então reaquecidas, processos de economia de energia podem se aplicados sem problemas, tais como laminação de carga a quente para inserir placas quentes em um forno de aquecimento para laminação a quente sem resfriamento, e laminação direta a quente para iniciar a laminação a quente após manter o calor por curto tempo. A temperatura de aquecimento da placa é preferivelmente baixa para desenvolver a textura de recristalização {111} pelo embrutecimento dos precipitados para melhorar a capacidade de estampagem profunda. Entretanto, quando a temperatura de aquecimento da placa é menor que 1000°C, a carga de laminação é crescente, assim aumenta o risco de provocar problemas durante a laminação a quente. Portanto é preferível que a temperatura de aquecimento da placa seja 1000°C ou mais. Além disso, do aspecto de aumentar a perda de carepa após o aumento do peso de oxidação, é preferível que o limite superior da temperatura ótima de aquecimento da píaca seja 1300°C.

Uma placa de aço tendo sido aquecida sob as condições acima é submetida à laminação a quente compreendendo a laminação de desbaste e a laminação de acabamento. Aqui, a placa de aço é transformada em uma chapa pela laminação de desbaste. Não é necessário especificar as condições da laminação de desbaste, e é possível executá-la conforme a técnica anterior. Além disso, um assim chamado aquecedor de barras para produção de chapas pode ser efetivamente utilizado para aquecer a barra para produção de chapa de modo a manter baixa a temperatura de aquecimento da placa e evitar problemas durante a laminação. cTemDeratura de acabamento: na faixa de 840°C ou mais a 950°C ou menos>

Então, a barra para produção de chapas é submetida à laminação de acabamento para conformar uma chapa de aço laminada a quente. Nessa ocasião, a temperatura de acabamento, isto é, a temperatura de entrega do acabador (FT) deve estar na faixa de 840°C ou mais a 950°C ou menos para alcançar as texturas preferidas para a anisotropia planar do limite de elasticidade após a laminação a frio e o recozimento de recristaliza-ção. Quando FT é menor que 840°C, assim como uma alta carga durante a laminação, a região de ferrita na laminação a quente em uma parte do sistema de componentes, assim as texturas são mudadas significativamente. Quando FT excede 950°C as microestruturas são embrutecidas e também a laminação não pode ser totalmente executada em uma condição de não recris-talização da austenita, e assim a anisotropia planar do limite de elasticidade será aumentada após o recozimento da laminação a frio.

Para diminuir a carga de laminação durante a laminação a quente, a lubrificação da laminação pode ser aplicada como uma parte da laminação de acabamento ou entre todos os passes, o que é eficaz para equalizar as formas das chapas de aço e os materiais de homogeneização. É preferível que o coeficiente de fricção na laminação de lubrificação esteja na faixa de 0,10 a 0,25. Além disso, é preferível que as barras para produção de chapas adjacentes entre si sejam conectadas para a frente e para trás de modo a realizar o processo de laminação contínua para permitir ao processo de laminação de acabamento contínua do aspecto da estabilidade operacional durante a laminação a quente.

Embora a temperatura de bobinamento (CT) não deva ser necessariamente definida, é preferível que a CT esteja na faixa de 400°C ou mais a 720°C ou menos. Em particular, se a CT exceder o limite superior, os grãos de cristal tendem a ser brutos, degradando assim a resistência. <Taxa de redução da laminação a frio: na faixa de 30% ou mais a 70% ou menos>

Uma chapa de aço laminada a quente sob as condições acima é submetida à laminação a frio. A chapa de aço laminada a quente deve preferivelmente sofrer decapagem para remover a carepa antes da laminação a frio. A decapagem pode ser executada sob condições normais. Quando a taxa de redução da laminação a frio é menor que 30%, a velocidade de re-cristalização varia, assim é difícil controlar a anisotropia planar do limite de elasticidade. Enquanto isso, a taxa de redução na laminação a frio acima de 70% torne difícil alcançar as texturas desejadas, uma vez que áreas que circundam os carbonetos que participam durante a laminação a quente deformam parcialmente, e as texturas da ferrita após o recozimento começam a mudar significativamente. Portanto, a taxa de redução da laminação a frio precisa estar na faixa de 30% ou mais a 70% ou menos, <Temperatura de recozimento: 800°C ou mais ao ponto A3ou menos>

Uma chapa de aço laminada a frio sob as condições acima deve ser aquecida até a faixa de 800°C ou mais até o ponto A3 ou menos e recozida na mesma faixa. Uma temperatura de recozimento menor que 800°C não pode garantir a fração γ durante o enxágue e assim as fases martensita não podem ser suficientemente formadas após o resfriamento. Enquanto isso, uma temperatura de recozimento acima do ponto A3 torna muito alta a fração γ e as texturas após a transformação inversa mudam significativamente, assim é difícil alcançar as texturas desejadas. Portanto, a temperatura de recozimento precisa estar na faixa de 800°C ou mais e ponto A3 ou menos. <Taxa de resfriamento dentro da faixa de temperaturas desde a temperatura de recozimento até pelo menos 400°C: taxa de resfriamento crítico: CR (°C/s) ou mais>

Para formar a fase martensita à fração de volume prescrita, uma chapa de aço laminada a frio recozida sob a condição acima deve ser resfriada dentro da faixa de temperaturas desde a temperatura de recozimento até pelo menos 400°C pela taxa de resfriamento crítica CR (°C/s) ou mais mostrada pela fórmula a seguir: logCR = -3,50[%Mo] - 1,20[%Mn] - 2,0[%Cr] - 0,32[%P] + 3,50 onde [%M] representa a quantidade do elemento M contida no aço (% em massa).

Quando a taxa média de resfriamento dentro da faixa de temperaturas acima é menor que a taxa de resfriamento crítica, é difícil formar martensita, assim a microestrutura da fase única ferríta é formada. Assim, chapas de aço não são suficien-temente reforçadas, e também a anisotropia planar do limite de elasticidade não pode ser controlada. Uma taxa de resfriamento acima de 100°C/s provoca uma autoíêmpera insuficiente da martensita gerada durante o resfriamento contínuo. Assim, a martensita é endurecida excessivamente e o limite de elasticidade é aumentado e a ductilidade é diminuída. Portanto, é preferível que a taxa de resfriamento seja 100°C/s ou menos. Além disso, para controlar tal taxa de resfriamento, a linha de recozimento contínuo é preferivelmente usada para recozimento. O fluxo básico do processo de produção da presente invenção foi explicado conforme acima, entretanto o processo a seguir pode ser adicionado: Após o processo de recozimento acima para uma chapa de aço laminada a frio, processos de superfície tais como processo de eletrodeposição ou processo de imersão a quente podem ser adicionados para formar camadas de revestimento na superfície das chapas de aço. Camadas de revestimento podem ser fornecidas não apenas por revestimento de zinco puro ou revestimento de liga à base de zinco mas também revestimento de Al e revestimento de liga à base de Al. Isto é, uma variedade de camadas de revestimento tendo sido previamente fornecidas na superfície das chapas de aço pode ser aplicada.

Para corrigir as formas e ajustar o grau de rugosidade na superfície da chapa, uma chapa laminada a frio recozida ou uma chapa de aço revestida produzida conforme acima pode sofrer laminação de encruamento ou processo de aplainamento. As taxas de alongamento na laminação de encruamento ou no processo de aplainamento estão preferivelmente na faixa de 0,2% a 15% no total. No caso de taxa de alongamento menor que 0,2%, a correção da forma originalmente almejada e o ajuste do grau de rugosidade não podem ser alcançados. Enquanto isso, se a taxa de alongamento estiver acima de 15%, a ductili-dade tende a ser significativamente degradada, o que não é preferido. (Exemplos) Um aço fundido tendo a ampla variedade de composição de componentes da Tabela 1 foi processado por lingotamen-to convencional ou por lingotamento contínuo para obter as correspondentes amostras de placas de aço. Cada uma das amostras de placas de aço foi submetida a: aquecimento até 1250°C; transformação em barras para produção de chapas por laminação de desbaste; laminação de acabamento sob as condições da Tabela 2 para obter uma chapa de aço laminada a quente; decapagem e laminação a frio da chapa de aço laminada a quente à taxa de redução da Tabela 2 para obter uma chapa de aço laminada a frio; executar o recozimento contínuo da chapa de aco laminada a frio em uma linha de recozimento contínuo sob a condição da Tabela 2; e executar a laminação de encrua-mento da chapa de aço laminada a frio recozida a uma taxa de alongamento de 0,5%. O ponto A3 na Tabela 1 foi calculado por um software de cálculo “Thermo-calc (marca registrada)”.

Tabela 1 *) Valores sublinhados significam “fora da faixa adequada" Amostras de chapas de aço laminadas a frio recozi-das obtidas dessa forma foram investigadas em termos de características de tração, texturas e microestruturas. (1) Características de tração Espécimes de tração da JIS n° 5 foram obtidas de cada amostra de chapa de aço laminada a frio recozida nas direções 0o (direção L), 45° (direção D) e 90° (direção C) em relação à direção de laminação e um teste de tração foi executado a uma velocidade de cruzeta de 10 mm/min de acordo com a regulamentação da JIS Z 2241 para obter o limite de elasticidade (YS), a resistência à tração (TS) e o alongamento uniforme (U-El). Valores representativos da resistência à tração (TS) e do alongamento uniforme (UEI) foram resistência à tração TSl e alongamento uniforme UEIl de cada espécime obtido na direção 0o. Além disso, AYPL foi utilizado como índice mostrando a ani-sotropia planar do limite de elasticidade. AYPL mostra a aniso-tropia planar do limite de elasticidade normalizado por YPL e pode ser calculado pela fórmula a seguir. AYPl {(YPl/YPl) + (YPc/YPl) - 2(YPD/YPL)} / 2 = (YPL + YPc - 2YPd) / (2YPL) onde YPL = YSL / YSL, YPD = YSD / YSL, YPC = YSC / YSL, e YSL, YSd, YSc representam o limite de elasticidade de cada espécime obtido a 0o (direção L), 45° (direção D) e 90° (direção C), respectivamente. Quando o valor absoluto de AYPL é 0,03 ou menos, a anisotropia planar pode ser considerada como excelente. (2) Textura e microestrutura do aço (a) Função de distribuição de orientação do cristal 3D

Cada amostra de chapa de aço laminada a frio recozida foi analisada por difração de raio-x na superfície da chapa a 1/4 da espessura, e a função de distribuição de orientação do cristal 3D foi obtida a partir das figuras de polo incompletas de (200), (211) e (110) derivadas do método de reflexão. A função de distribuição de orientação do cristal 3D foi avaliada em {φ-ι, Φ, cp2} = {00, 35°, 45°}. (b) Fração de volume de cada fase A fração de volume de cada fase foi uma fração de área medida por meio do método de contagem de pontos conforme descrito acima. Os resultados obtidos pelos testes estão mostrados na Tabela 2. (1) Valores sublinhados significam “fora da faixa adequada” (2) FT é a temperatura de entrega do acabador (3) Taxa de resfriamento é a taxa média de resfriamento dentro da faixa desde a temperatura de recozimento até 400°C (4) CR é a taxa de resfriamento crítica derivada da fórmula: logCR = -3,50[%Mo] - 1,20[% Mn] - 2,0[%Cr] - 0,32[%P] + 3,50. Aqui [%M] é a quantidade do elemento M contida no aço (% em massa) (5) F unção de distribuição de orientação de cristal 3D em {φι Φ φ2} = {0o, 35°, 45°} Será notado da Tabela 2 que cada chapa de aço conforme a presente invenção mostra que a função de distribuição de orientação de cristal 3D é 2,5 ou menos em {<pi Φ, φ2} = {0o, 35°, 45°}. Portanto, pode ser reconhecido que a anisotropia planar do limite de elasticidade diminui embora a resistência à tração (TS) seja 500 MPa ou mais.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL A chapa de aço laminada a frio de alta resistência com baixa anisotropia planar, que pode ser obtida de acordo com a presente invenção, é adequadamente utilizada como chapa de aço para automóveis bem como em uma ampla variedade de campos, tais como membros para aparelhos eletrodomésticos latas de bebida, etc.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Chapa de aço laminada a frio de alta resistência com baixa anisotropia planar, compreendendo a composição de componentes a seguir que inclui, em % em massa, C: 0,06% a 0,12%; Si: 0,7% ou menos; Mn: 1,2% a 2,6%; P: 0,020% ou menos; S: 0,03% ou menos; Al sol.: 0,01% a 0,5%; N: 0,005% ou menos; e o saldo sendo Fe e as inevitáveis impurezas, em que a chapa de aço inclui, em termos de frações de volume em relação a toda a microestrutura da chapa de aço, 60% ou mais de fase ferrita como fase principal, e 5% ou mais a 20% ou menos de fase martensita, e tem uma função de distribuição de orientação de cristal 3D de 2,5 ou menos em {φι, Φ ,<p2} = {0o, 35°, 45°}.

2. Chapa de aço laminada a frio de alta resistência tendo limite de elasticidade com baixa anisotropia planar de a-cordo com a reivindicação 1, em que a chapa de aço inclui, em % em massa, pelo menos um elemento entre Cr: 0,5% ou menos e Mo: 0,5% ou menos.

3. Método para produção da chapa de aço laminada a frio de alta resistência tendo limite de elasticidade com baixa anisotropia planar, o método compreendendo preparar uma placa de aço tendo a composição de componentes como definida na reivindicação 1 ou 2, submeter a placa de aço à laminação a quente a uma temperatura de acabamento de 840°C ou mais a 950°C ou menos, seguido de laminação a frio a uma taxa de redução de 30% ou mais a 70% ou menos, então recozer a uma temperatura de 800°C ou mais ao ponto A3 ou menos, e subse- quentemente resfriar a uma taxa de resfriamento crítica CR (°C/s) ou mais, que é expressa pela fórmula a seguir dentro de uma faixa de temperaturas desde a temperatura de recozimento até 400°C. logCR = -3,50[%Mo] - 1,20[%Mn] -2,0[%Cr] -0,32[%P] + 3,50 onde [%M] é a quantidade do elemento M contida no aço (% em massa).