BR102013009712A2 - Método para produção de chapa de aço laminada a frio de alta resistência tendo excelente capacidade de trabalho - Google Patents

Abstract

Método para produção de chapa de aço laminada a frio a alta resistência tendo excelente capacidade de trabalho. A presente invenção refere-se a uma chapa de aço laminada a frio de alta frequência tendo exclente capacidade de trabalho, em particular, excelentecapacidade de fixação de forma e alongamento total no processo de conformação de fixação de forma e alongamento total no processo de conformação por prensagem, que é feita a partir de uma placa de aço tendo uma composição de componentes incluindo, em % em massa, c: 0,05% a 0,12% (inclusive 0,05% e 0,12%); si 0,5% ou menos; mn: 1,8% a 4,0% (inclusive 1,8% e 4,0%); ti: 0,005% a 0,06% (inclusive 0,005% e 0,06%; nb: 0,005% a 0,1% (inclusive 0,005% e 0,1%; al: 0,1% ou menos; o saldo sendo fe e as inevitáveis impurezas. Em uma série do processo de produção, o recozimento contínuo inclui uma etpa de aquecimento executada a uma taxa média de aquecimento v1 de 0,3% c/s a 8c/s em uma faixa de temperaturas de 700ºc até a temperatura da chapa de aço t1 (ºc) obtida a partir da fómula: t1 = 0,98tm, em que representa a temperatura máxima de ponto final (ºc) da chapa de aço no recozimento contínuo, e cai dentro de uma faixa de não menos que o ponto ac1 a menos que o ponto ac3

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO

PARA PRODUÇÃO DE CHAPA DE AÇO LAMINADA A FRIO DE ALTA RESISTÊNCIA TENDO EXCELENTE CAPACIDADE DE TRABALHO".

CAMPO TÉCNICO A presente invenção refere-se a um método para produção de uma chapa de aço laminada a frio de alta resistência tendo excelente capa- cidade de trabalho, em particular, excelente capacidade de fixação da forma e alongamento total no processo de conformação por prensagem, que possa ser adequadamente usada principalmente para partes dos assentos tais co- mo estrutura dos assentos e para membros estruturais de automóveis tais colmo para-choques ou vigas de impacto.

TÉCNICA ANTECEDENTE

Houve uma demanda crescente por uma chapa de aço que ti- vesse uma resistência maior do que qualquer outra, para reduzir o peso dos automóveis para assim melhorar a taxa de consumo de combustível enquan- to garantisse segurança nas colisões. Chapas de aço tendo, cada uma, uma resistência à tração de pelo menos 780 MPa, e também de pelo menos 980 MPa são usadas mais frequentemente. Essas chapas de aço de alta resis- tência são usadas para peças da estrutura e peças de reforço de automó- veis, e essas peças são geralmente produzidas pelo processo de conforma- ção por prensagem.

Com o objetivo de evitar a geração de fraturas no processo de conformação por prensagem, a chapa de aço de alta resistência precisa ter um alto alongamento total. Especificamente, uma chapa de aço da classe de 780 MPa precisa ter o alongamento total El de pelo menos 22% e, mais de- sejavelmente, pelo menos 24%, e uma chapa de aço da classe de 980 MPa precisa ter o alongamento total El de pelo menos 15% e, mais desejavel- mente, pelo menos 17%.

Ao mesmo tempo, com o objetivo de evitar defeito de forma re- sultante de distensão após ser conformado, isto é, para satisfazer os requisi- tos de capacidade de fixação da forma, uma chapa de aço laminada a frio de alta resistência com baixa razão de rendimento que tenha um baixo limite de elasticidade é frequentemente evitada. Isto é, há uma demanda por uma chapa de aço que tenha baixa razão de rendimento, que é a razão do limite de elasticidade para a resistência à tração. Entretanto, isto não significa que o limite de elasticidade ou a razão de rendimento precisem ser reduzidos a um mínimo. Particularmente, o limite de elasticidade deve ser mantido a um certo valor com o propósito de evitar a deformação plástica das peças.

Portanto, uma resistência à tração de pelo menos um certo valor e um limite de elasticidade dentro de uma certa faixa são necessários para uma chapa de aço laminada a frio de alta resistência com baixa razão de rendimento, e a Japan Iron and Steel Federation Standard especifica o limite de elasticidade YS: 590 MPa a 930 MPa (razão de rendimento YR: 0,60 a 0,95) para chapas de aço laminadas a frio da classe de 980 MPa (de 1,0 mm a 3,2 mm de espessura). Em anos recentes, com o objetivo de garantir uma capacidade de fixação da forma ainda mais excelente, há a necessida- de de uma chapa de aço com uma razão de rendimento reduzida para 0,90 ou menos, ou mesmo reduzida para 0,85 ou menos.

Um exemplo adequado da chapa de aço laminada a frio de alta resistência mencionada anteriormente com baixa razão de rendimento pode ser uma chapa de dupla fase (DP) que inclua uma fase ferrita e uma fase martensíta. Na chapa de aço DP, a fase martensita dura é dispersa na fase ferrita macia (doravante também referida como "fase □"), para assim atingir alta resistência e baixa razão de rendimento. Entretanto, para atingir simul- taneamente alto alongamento total bem como alta resistência e baixa razão de rendimento, surge o problema de que a quantidade de aditivo de elemen- tos tais como C e Mn é aumentada, levando a uma redução da capacidade de soldagem.

Além disso, é conhecido que um alto teor de Si no aço pode me- lhorar a capacidade de alongamento total El, e muitas chapas de aço de alta resistência são melhoradas em capacidade de trabalho através da adição de Si. Entretanto, o aumento no Si no aço leva à formação de SÍ02 estável na superfície da chapa de aço, o que deteriora a propriedade do revestimento de conversão química e a propriedade de revestimento. Embora, também tenha sido proposta uma tecnologia de execução de processamentos específi- cos durante o recozimento contínuo com o propósito de evitar que as proprie- dades anteriormente mencionadas fossem deterioradas, tal tecnologia en- volveu problemas práticos tais como um aumento no custo do equipamento.

Diferentemente do acima, por exemplo, a JP 58-022332 A (Do- cumento de Patente 1) descreve em método para a produção de uma chapa de aço de alta resistência com baixa razão de rendimento, na qual uma quantidade predeterminada de P é adicionada enquanto se define o tempo de retenção em uma região de temperatura desde o ponto de transformação Ac1 (doravante referido simplesmente como "ponto Ac1") até 950°C e a taxa de resfriamento posterior, para assim obter uma chapa de aço de alta resis- tência com baixa razão de rendimento que seja excelente em propriedade de alongamento e em propriedade de fragilização do trabalho antissequndo.

Entretanto, de acordo com essa tecnologia, o teor de P no aço pé inevita- velmente aumentado para obter uma alta resistência à tração de pelo menos 780 MPa, que por sua vez falha em obter uma propriedade de revestimento de conversão química suficiente. A JP 2002-069574 A (Documento de Patente 2) descreve uma tecnologia de produção usando uma placa de aço contendo um componente predeterminado incluindo Ti, no qual a placa de aço é controlada para ter uma razão predeterminada de Ti e S e resfriada a uma taxa de resfriamento predeterminada quando submetida ao recozimento contínuo durante o qual a placa de aço é retida em uma região de temperaturas de duas fases coexis- tentes de ferrita e austenita. Entretanto, essa tecnologia requer alta quanti- dade adicional de Si para produzir a chapa de aço de alta resistência, e en- tão ainda surge o problema de que a propriedade de revestimento de con- versão química é, apesar de tudo, deteriorada. A JP 2004-124123 A (Documento de Patente 3) descreve uma chapa de aço com uma fase múltipla configurada para ter uma textura cain- do dentro da faixa adequada para atingir tanto a capacidade de trabalho quanto a capacidade de fixação da forma. Entretanto, não há menção do alongamento total El na configuração, e é improvável que uma propriedade de alongamento desejada possa ser sempre obtida. A JP2005-256020 A (Documento de Patente 4) descreve uma chapa de aço laminada a frio de alta resistência com baixa razão de rendi- mento, na qual a textura e o valor r são controlados, e seu método de produ- ção. Entretanto, essa tecnologia ê incapaz de alcançar alta resistência e alto alongamento total sem um alto teor de Si, e, portanto, surge ainda o proble- ma de que a propriedade de revestimento de conversão química é, apesar de tudo, deteriorada.

DOCUMENTOS DA TÉCNICA RELACIONADA

DOCUMENTOS DE PATENTE

Documento de Patente 1: JP 58-022332 A

Documento de Patente 2: JP 2002-069574 A

Documento de Patente 3: JP 2004-124123 A

Documento de Patente 4: JP2005-256020 A

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

Problema a ser resolvido pela Invenção A presente invenção visa a resolver vantajosamente os proble- mas mencionados anteriormente, e um dos seus objetivos é fornecer um método para produção de uma chapa de aço laminada a frio de alta resis- tência tendo excelente capacidade de trabalho, em particular, excelente ca- pacidade de fixação da forma e do alongamento total no processo de con- formação por prensagem, e tendo também excelente propriedade de reves- timento de conversão química e capacidade de soldagem.

Meios para resolver o problema Os inventores do presente pedido descobriram o que segue, como resultado de estudos intensivos para resolver os problemas acima mencionados. (a) Mesmo em aços de fase dupla ferrita-martensita tendo quan- tidades adicionais reduzidas de C e Si com o objetivo de aumentar a capaci- dade de soldagem e a propriedade de revestimento de conversão química, uma resistência suficiente não pode ser alcançada pelo aumento da quanti- dade adicional de Mn enquanto se adiciona simultaneamente Ti e Nb. A razão concebível para isso é como segue. Isto é, a quantidade adicional reduzida de Si e a quantidade adicional aumentada de Mn abaixo do ponto Ac1, enquanto a adição de Ti e Nb aumenta a temperatura de re- cristalização, de modo que a transformação α/γ ocorre antes do início da recristalização. Outra razão concebível para isso é que a adição de Ti e Nb também melhora a resistência através do reforço da precipitação. (b) No aço tendo a composição de componentes mencionada anteriormente, a taxa de aquecimento, a taxa de resfriamento e a relação entre em uma faixa específica de temperaturas durante o recozimento con- tínuo são controladas adequadamente e, além disso, a temperatura máxima de ponto final da chapa de aço durante o recozimento contínuo é ajustada para cair dentro de uma faixa desde o ponto Ac1 até o ponto Ac3 (incluindo o ponto Ac1 e excluindo o ponto Ac3), de forma que o alongamento total e a baixa razão de rendimento possam ser ambas alcançadas ao mesmo tempo. A presente invenção foi planejada com base nas descobertas anteriormente mencionadas.

Isto é, as principais características da presente invenção são como segue. 1. Um método para produção de uma chapa de aço laminada a frio de alta resistência que tenha excelente capacidade de trabalho, compre- endendo: preparar uma placa de aço tendo a composição de componentes incluindo, em % em massa: C: 0,05% a 0,12% (inclusive 0,05% e 0,12%);

Si: 0,5% ou menos;

Mn: 1,8% a 4,0% (inclusive 1,8% e 4,0%);

Ti: 0,005% a 0,06% (inclusive 0,005% e 0,06%);

Nb: 0,005% a 0,1% (inclusive 0,005% e 0,1%);

Al: 0,1% ou menos; e o saldo sendo Fe e as inevitáveis impurezas, e submeter a placa de aço à laminação a quente, seguida de de- capagem, laminação a frio, recozimento contínuo e laminação de encrua- mento nessa ordem, em que o recozimento contínuo inclui uma etapa de aquecimen- to executada a uma taxa média de aquecimento V1 de 0,3°C/s a 8°C/s em uma faixa de temperaturas de 700°C até a temperatura da chapa de aço T1 (°C) que é obtida da Fórmula (1) abaixo, e em que o recozimento contínuo é executado de modo a alcançar a temperatura máxima de ponto final TM caindo dentro da faixa de não me- nos que o ponto Ac1 a não menos que o ponto Ac3. T1 = 0,98 TM - (1), Em que TM representa a temperatura máxima de ponto final (°C) da chapa de aço no recozimento contínuo. 2. O método para produção de uma chapa de aço laminada a frio de alta resistência tendo excelente capacidade de trabalho conforme o item 1, em que a etapa de aquecimento do recozimento continuo é executa- da a uma taxa média de aquecimento VO que Cai dentro de uma faixa defi- nida pela Fórmula (2) abaixo, em uma faixa de temperaturas de 300°C a pe- lo menos 650°C: 2.0-V1 < VO <20 V1 - (2). 3. O método para produção de uma chapa de aço laminada a frio de alta resistência tendo excelente capacidade de trabalho conforme o item (1) ou (2), Em que o recozimento contínuo inclui uma etapa de resfriamento executada a uma taxa média de resfriamento V2 que caia dentro de uma faixa definida pela Fórmula (3) abaixo em uma faixa de temperaturas desde a temperatura máxima de ponto final TM até a temperatura da chapa de aço T1, e a uma taxa média de resfriamento V3 de 10°C/s a 80°C/s em uma fai- xa de temperaturas de 700°C a pelo menos 400°C, {0,5/(V1 + 0,3)} + 0,3 < V2 < (3/(V1 + 1)} + 0,7 - (3). 4. O método para produção de uma chapa de aço laminada a frio de alta resistência tendo excelente capacidade de trabalho conforme qualquer um dos itens 1 a 3, em que a placa de aço também compreende, em % em massa, pelo menos um tipo de elemento selecionado do grupo consistindo em: B: 0,0005% a 0,0030% (inclusive 0,0005% e 0,0030%);

Mo: 0,05% a 2% (inclusive 0,05% e 2%); V: 0,05% a 0,5% (inclusive 0,05% e 0,5%); e Cr: 0,01% a 1% (inclusive 0,01% e 1%).

Efeito da Invenção De acordo com a presente invenção, é possível produzir uma chapa de aço laminada a frio de alta resistência que tenha alta capacidade de trabalho, em particular, excelente capacidade de fixação de forma e alon- gamento total, e que tenha também excelente propriedade de revestimento de conversão química e capacidade de soldagem.

Então, a chapa de aço laminada a frio de alta resistência produ- zida conforme a presente invenção pode ser adequadamente usada como material principalmente para peças de assentos tais como estrutura de as- sentas, e membros estruturais de automóveis, tais como um para-choque ou uma viga de impacto.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura 1 é um gráfico mostrando a relação entre a taxa média de aquecimento V1 e o alongamento total El; a Figura 2 é um gráfico mostrando como as taxas médias de a- quecimento V1 e V0 afetam o alongamento total El; a Figura 3 é um gráfico mostrando como a taxa média de aque- cimento V1 e a taxa média de resfriamento V2 afetam o alongamento total El e a razão de rendimento YR.

MELHOR MODO DE EXECUÇÃO DA INVENÇÃO A presente invenção visa à produção de chapa de aço laminada a frio com as seguintes propriedades mecânicas: - Resistência à tração TS: pelo menos 780 MPa;

- Limite de elasticidade YS: 470 a 740 MPa para a classe de TS 780 MPa, e 590 a 930 MPa para a classe de TS 980 MPa (o limite de elasti- cidade YS é a 0,2% offset), - Razão de rendimento YR: 0,60 a 0,90, preferivelmente 0,60 a 0,85; e - Alongamento total El: pelo menos 22%, preferivelmente pelo menos 24%, para a classe de TS 780 MPa, e pelo menos 15%, preferivel- mente pelo menos 17%, para a classe de TS 980 MPa.

Doravante a presente invenção será descrita em detalhes. Inici- almente serão descritas as razões para restrição da composição dos com- ponentes da chapa de aço para as faixas anteriormente mencionadas. Deve ser notado que a unidade do teor de cada elemento é % em massa a menos que especificado de maneira diferente. C: 0,05% a 0,12% O carbono (C) é um elemento indispensável para ser adicionado para formar martensita e austenita retida no aço de modo a aumentar a re- sistência pelo controle da microestrutura do aço. A adição aumentada de C ao aço pode melhorar tanto a resistência quanto o alongamento. Entretanto, o teor de C no aço caindo abaixo de 0,05% falha em desenvolver esses efei- tos. Por outro lado, um teor desnecessariamente alto de C no aço fragiliza a porção soldada, o que leva à deterioração na resistência da solda. Conse- quentemente, o teor de carbono no aço deve estar na faixa de 0,05% a 0,12%.

Si: 0,5% ou menos A adição de silício (Si) pode melhorar a resistência e o alonga- mento do aço. Nos aços de fase dupla ferrita-martensita, um teor de Si de preferivelmente pelo menos 0,1% reforça a fase ferrita através do reforço da solução sólida, enquanto aumenta a concentração de C na fase austenita (doravante também referida como "fase γ”) que reforça a fase martensita de modo a aumentar a resistência dos aços, que torna fácil atingir a baixa razão de rendimento. Entretanto, um teor desnecessariamente alto der Si aumenta a quantidade de Si02 a ser formada na superfície da chapa de aço, o que deteriora a propriedade de revestimento de conversão química. Um teor de Si de 0,5% ou menos pode minimizar tais efeitos adversos, de modo a for- necer um produto excelente em propriedade de revestimento de conversão química sem usar qualquer equipamento especial caro. Enquanto isso, um teor de Si muito alto resulta em um aumento do ponto Ac1, e assim a recris- talização durante o recozimento contínuo é completada em uma região de fase única α, o que deteriora a resistência a ser obtida. Dos pontos de vista descritos acima, o teor de Si é 0,5% ou menos. Entretanto, um teor de Si que caia abaixo de 0,1% tende a resultar na deterioração da resistência, e, portanto, o teor de Si é preferivelmente pelo menos 0,1%.

Mn: 1,8% a 4,0% O manganês (Mn) é um elemento para aumentar a capacidade de endurecimento na têmpera do aço, e tem um efeito de aumentar a resis- tência pelo aumento da quantidade de martensita a ser gerada de acordo com o teor de Mn. Além disso, o ponto Ac1 é diminuído juntamente com o aumento no teor de Mn de modo que a transformação para a fase γ começa a ocorrer sem esperar pelo término da recristalização. Portanto, o Mn assim usado na troca para a redução do teor de Si contribui para melhorar a resistên- cia do aço. Nesse caso, o teor de Mn é pelo menos 1,8% para garantir a resis- tência desejada. Por outro lado, um teor de Mn excedendo 4,0% reduz a quan- tidade de fase ferrita para uma quantidade excessivamente pequena, o que leva não apenas à redução do alongamento total El como também à fragili- zação de uma porção soldada. Consequentemente, o teor de Mn é 4,0% ou menos. Preferivelmente, o teor de Mn está dentro da faixa de 2,0% a 4,0%.

Ti: 0,005% a 0,06%, Nb: 0,005% a 0,1% O titânio (Ti) forma precipitados tais como TiC, TiN, ou TÍ(C,N) no aço a cerca de 100CEC ou menos, e o nióbio (Nb) forma precipitados tais como NbC, NbN, ou Nb(C,N) no aço a cerca de 1000°C ou menos, para as- sim contribuir para o reforço da precipitação. Além disso, a adição de Ti e Nb tem um efeito de aumentar a temperatura de início da recristalização para um valor alto, para assim contribuir para aumentar a resistência da chapa de aço. Entretanto, o reforço da precipitação assim atingido contribui grande- mente para o reforço da fase ferrita na estrutura da fase dupla ferrita- martensita, e, portanto, uma quantidade excessiva de precipitação de Ti e Nb pode provocar um aumento na razão de rendimento, levando também à deterioração no alongamento e na capacidade de conformação da expansão de furo. Portanto, é essencial controlar-se adequadamente o teor de Ti e o teor de Nb.

De acordo com a presente invenção, uma adição combinada de Ti e Nb, que são diferentes entre si em temperatura de precipitação e em, comportamento de precipitação, torna possível garantir a capacidade de tra- balho enquanto aumenta simultaneamente a resistência. Nesse caso, o teor de Ti e o teor de Nb precisam, cada um, cair dentro de uma faixa de 0,005% a 0,06%, e de 0,005% a 0,1%, respectivamente, de modo a se obterem es- ses efeitos. O teor de Ti e o teor de Nb caindo abaixo dessas faixas falham em atingir a resistência suficiente. Por outro lado, o teor de Ti e o teor de Nb que exceda essas faixas afetam a razão de rendimento e o alongamento total. Preferivelmente, o teor de Nb está dentro da faixa de 0,005% a 0,08%.

Al: 0,1% ou menos O alumínio (Al) é adicionado preferivelmente pelo menos em 0,01% para desoxidar o aço, e tem também o efeito de reforçar a ferrita. En- tretanto, uma adição de alumínio ao aço por um teor que exceda 0,1% au- menta as inclusões brutas, que levam à deterioração da capacidade de tra- balho. Consequentemente, o teor de Al é 0,1% ou menos.

De acordo com a presente invenção, boro (B), molibdênio (Mo), vanádio (V) e cromo (Cr) podem ser opcionalmente adicionados como ade- quados na adição aos componentes mencionados anteriormente. B, Mo, V, e Cr são todos componentes eficazes para melhorar a resistência à tração. Em vista do acima, B, Mo, V, e Cr podem, cada um, ser preferivelmente adiciona- dos por um teor que caia dentro de uma faixa de 0,0005% a 0,0030% para o B, 0,05% a 2% para o Mo, 0,05% a 0,5% para ο V, e 0,01% a 1% para o Cr.

Além disso, o enxofre (S) como elemento impureza, permanece como inclusão não metálica no aço, agindo como um fator de concentração de estresse na formação do flange de estiramento, e, portanto, o teor de S é desejavelmente reduzido a um mínimo. Entretanto, um teor de S de 0,005% ou menos tem um efeito insignificante na capacidade de conformação de expansão de furo, e, portanto um teor de S até 0,005% é permissível. Um teor de S de 0,002% ou menos é também preferido. O fósforo (Ρ) tende a provocar desuniformidades na microestru- tura, e também produz uma segregação de solidificação notável durante o lingotamento, levando à formação de fraturas internas e deterioração na ca- pacidade de trabalho. Em vista disso, o teor de P é preferivelmente 0,05% ou menos. O nitrogênio (N) forma facilmente um aglutinado com Ti, que é então fixado como TiN no aço e não produz danos. Entretanto, um teor ex- cessivo de N no aço forma precipitados a alta temperatura, que acumulam como precipitados brutos no aço para deteriorar a capacidade de trabalho.

Portanto, o teor de N é preferivelmente 0,0050% ou menos. A seguir serão descritas as condições de produção da presente invenção.

Na presente invenção, é preparada uma placa de aço ajustada para ter a composição de componentes mencionada anteriormente. A placa assim preparada è aquecida até uma temperatura predeterminada e então submetida à laminação a quente, ao bobinamento e, se necessário, proces- samento para reter a placa à temperatura de bobinamento. Após isto, a pla- ca é submetida à decapagem para remover qualquer um dos óxidos da sua superfície, e então laminada a frio até a espessura do produto. Aqui, a iami- naçâo a quente, a decapagem, e a laminação a frio podem ser executadas de acordo com um método convencional. A bobina laminada a frio assim obtida é submetida ao recozi- mento contínuo. O recozimento contínuo tem a função de recristalizar a mi- croestrutura laminada a frio de modo a liberar os deslocamentos excessivos enquanto uniformiza a microestrutura, e também submeter o aço ao endure- cimento de têmpera pelo resfriamento rápido no processo de resfriamento de modo a desenvolver uma fase martensita no aço para assim atingir uma alta resistência. Na presente invenção, a composição de componentes mencio- nada anteriormente e as condições a seguir do recozimento contínuo são combinadas, para assim atingir, em adição à alta resistência e baixa razão de rendimento, um alto alongamento total ao mesmo tempo. A temperatura máxima de ponto final TM no recozimento contí- nuo: não menos que o ponto Ac1 e menos que o ponto Ac3.

No recozimento contínuo, a temperatura máxima do ponto final TM da chapa de aço sendo recozida precisa ser ajustada para cair dentro de uma faixa de não menos que o ponto Ac1 e menos que o ponto Ac3. A razão para isso é fazer com que uma quantidade predeterminada de fase γ desenvol- va antes de entrar no processo de resfriamento de forma que o endurecimento da têmpera seja executado nesse estado, para assim obter uma estrutura de fase dupla ferrita-martensítica após o recozimento. No caso da estrutura de fa- se dupla ferrita-martensítica (estrutura DP), a alta resistência é garantida pela fase martensita, enquanto a fase ferrita executa a deformação, para assim atingir alto alongamento total ao mesmo tempo. A temperatura máxima de ponto final TM caindo abaixo do ponto Ac1 resulta em uma carência de fase y, levando à falha para atingir resistência suficiente. Por outro lado, uma temperatura máxima de ponto final TM excedendo o ponto Ac3 resulta em carência da fase a, levando a uma redução no alongamento total El.

Taxa média de aquecimento V1 em uma faixa de temperaturas de 700°C até a temperatura da chapa de aço T1 (°C): 0,3°C/s a 8°C/s Aqui, a temperatura da chapa de aço T1 é representada pela Fórmula (1) abaixo. T1 = 0,98TM (1) Dessa forma, as razões para definir a temperatura da chapa de aço T1 conforme acima são como segue: Isto é, no processo de aquecimento a 700°C ou mais, a recrista- lização da fase α precisa ser promovida de modo a otimizar a dispersão da fase α macia. Enquanto isso, à medida que a temperatura se aproxima de TM, a transformação da fase α para a fase γ tende a se desenvolver. Con- sequentemente, para promover a recristalização da fase a, a taxa de aque- cimento precisa ser mantida baixa em uma faixa de temperaturas de 700°C até uma temperatura levemente menor do que TM. Portanto, T1 é definida conforme descrito acima, como o limite superior da faixa de temperatura de aquecimento controlada.

Na presente invenção, o teor de Si é reduzido enquanto, ao con- trário, se aumenta o teor de Mn, para assim diminuir o ponto Ac1, enquanto a temperatura de início da recuperação e de recristalização é diminuída a- través da adição de Ti e Nb, de forma que a transformação α/γ ocorra em um estado em que uma densidade de deslocamento suficientemente alta é retida no aço, para assim aumentar a razão de fase γ no aço retida a alta temperatura, e também atingir uma alta razão de fase martensita após o res- friamento rápido.

No recozimento contínuo em que a produtividade é necessária, o recozimento precisa ser completado em um curto período de tempo. Por es- sa razão, ê eficaz ajustar a taxa de aquecimento para alta. Entretanto, como na presente invenção no caso em que o aço tendo um teor de C e um teor de Si restritos a uma certa quantidade é reforçado pela inclusão de Ti e Nb, foi descoberto que a taxa de aquecimento que é ajustada para ser menor que um valor comum pode melhorar o alongamento total El e aumentar a resistência.

Chapas de aço laminadas a frio tendo, cada uma, uma composi- ção de componentes incluindo: C: 0,08%; Si: 0,3%; Mn: 2,5%; P: 0,01%; S: 0,003%; Al: 0,03%; N: 0,0030%; Ti: 0,02%; Nb: 0,03%; e o saldo sendo Fe (TS: classe de 780 MPa), foram preparadas ao serem submetidas ao reco- zimento contínuo no qual V1 foi trocado variadamente sem cair dentro da faixa de 0,1°C/s a 10°C/s sob a condição de TM: 780°C, isto é, T1: 764.4°C.

As chapas de aço laminadas a frio assim obtidas foram então submetidas à medição do alongamento total El. Os resultados da medição estão mostra- dos na Figura 1. Na medição, uma taxa média de aquecimento V0: 3°C/s foi ajustada em uma faixa de temperaturas de 300°C a pelo menos 650°C, a taxa média de resfriamento V2: 1,5°C/s foi ajustada em uma faixa de tempe- raturas desde a temperatura máxima de ponto final TM até a temperatura da chapa de aço T1, e a taxa média de resfriamento V3: 15°C/s foi em uma fai- xa de temperaturas desde 700°C até pelo menos 400°C.

Os resultados mostrados na Figura, 1 indicam que quando a taxa média de aquecimento V1 cai dentro de uma faixa de 0,3°C/s a 8°C/s, o alongamento total El de pelo menos 25% pode ser obtido, e assim um alon- gamento total alto pode ser estavelmente alcançado. Em contraste, quando V1 cai fora da faixa de 0,3°C/s a 8°C/s, o alongamento total El mostra um declínio substancial.

Com base nos resultados acima, foi identificado que quando a taxa média de aquecimento V1 é reduzida de uma taxa convencional, espe- cificamente, ajustada para 0,3°C/s a 8°C/s em uma faixa de temperaturas relativamente alta de 700°C até a temperatura da chapa de aço T1 (°C) obti- da da Fórmula (1) acima, alto alongamento total, bem como alta resistência e baixa razão de rendimento, podem ser obtidos.

Embora o mecanismo do fenômeno descrito acima não seja ne- cessariamente suficientemente claro, os inventores da presente invenção consideram como segue.

Isto é, um aço tendo a composição de componentes da presente invenção tem uma temperatura de início da transformação que é suficíente- mente baixa para permitir que a transformação se desenvolva, durante o recozimento contínuo, em, um estado que tenha defeitos de estrutura sufici- entes tais como deslocamento servindo, cada um, colmo local de geração de γ. Uma vez que uma certa quantidade de fase γ é garantida, há a necessi- dade de dispersar adequadamente a fase α macia. Nesse caso, se a taxa de aquecimento em outra faixa de temperaturas maior for muito alta, a recrísta- lização de uma fase α não transformada é menos provável de ocorrer, com o resultado de que a quantidade remanescente da fase α está no fim, levando a uma deficiência da fase macia após o resfriamento, o que deteriora o alon- gamento. Por essa razão, quando a taxa média de aquecimento V1 em uma faixa de temperaturas relativamente alta de 700°C até a temperatura da chapa de aço T1 (°C) é controlada para ser mais Ient6a que a taxa conven- cional, especificamente controlada para ser 0,3°C/s a 8°C/s, um alto alon- gamento total pode ser obtido.

Taxa média de aquecimento VO em uma faixa de temperaturas de 300°C a pelo menos 650°C: 2.0-V1 < VO < 20-V1 Além disso, foram também feitos estudos sobre como a taxa de aquecimento em uma faixa de temperaturas até 700°C afeta o alongamento total El. O resultado dos estudos mostra que a taxa de aquecimento ajustada adequadamente em uma faixa de temperaturas de 300°C até pelo menos 650°C produz também melhoria no alongamento total El.

Chapas de aço laminadas a frio tendo, cada uma, uma composi- ção de componentes incluindo: C: 0,09%; Si: 0,5%; Mn: 3,2%; P: 0,02%; S: 0,002%; Al: 0,05%; N: 0,0030%; Ti: 0,03%; Nb: 0,08%; o saldo sendo Fe (TS: classe de 980 MPa), foram preparadas ao serem submetidas ao reco- zimento contínuo no qual V0 e V1 foram trocados variadamente sob as con- dições de TM: 800°C, isto é, T1: 784°C. As chapas de aço laminadas a frio assim obtidas foram então submetidas à medição do alongamento total El.

Os resultados da medição estão mostrados na Figura 2. Na medição, a taxa média de resfriamento V2: 1°C/s foi ajustada em uma faixa de temperaturas a partir da temperatura máxima do ponto final TM até a temperatura da cha- pa de aço T1, e a taxa média de resfriamento V3: 25°C/s foi ajustada em uma faixa de temperatura de 700°C até pelo menos 400°C.

Os resultados mostrados na Figura 2 indicam que quando a taxa média de aquecimento V1 cai dentro de uma faixa de 0,3°C/s a 8°C/s, o a- longamento total de pelo menos 15% pode sempre ser obtido. Além disso, em adição a controlar a taxa média de aquecimento V1, quando a taxa mé- dia de aquecimento V0 é ajustada para satisfazer a Fórmula (2) abaixo, o alongamento total de pelo menos 17% pode ser sempre obtido. 2,0-V1 < V0 < 20-V1 ■ -(2) Com base nos resultados acima, foi identificado que quando a taxa média de aquecimento VO é controlada para cair dentro de uma faixa definida pela Fórmula (2) acima, em adição ao controle de V1 como descrito acima, o alongamento total pode ser também melhorado.

Embora o mecanismo do fenômeno descrito acima não seja ne- cessariamente suficientemente claro, os inventores da presente aplicação consideram conforme a seguir.

Isto é, a faixa de temperaturas de 300°C a 650°C é uma faixa de temperatura de recuperação, e assim uma quantidade de recuperação ade- quada precisa ser garantida na faixa de temperaturas de recuperação para obter uma microestrutura uniforme após a transformação e a recristalização que devem ocorrer em uma faixa de altas temperaturas após a faixa de tem- peratura de recuperação. Aqui, a quantidade de recuperação adequada é determinada com base em um saldo entre as taxas médias de aquecimento V0eV1. Consequentemente, se a taxa média de aquecimento VO cair abai- xo de 2.0V1, a recuperação em uma faixa de baixas temperaturas vê um progresso excessivo, levando ao desenvolvimento parcial de recristalização, o que torna a microestrutura não uniforme.

Por outro lado, se a taxa média de aquecimento VO excede 20-V1, a transformação e a recristalização em uma faixa de alta temperatura se desenvolvem em um estado tendo deslocamentos que excedem uma quantidade ótima, o que também torna a microestrutura não uniforme, com o resultado de que o alongamento total El é deteriorado.

A taxa de aquecimento em uma faixa de temperaturas de 650°C a 700°C não é particularmente limitada e pode ser imutável ou mutável, con- forme adequado. A taxa média de resfriamento V2 em uma faixa de temperaturas desde a temperatura máxima de ponto final TM até a temperatura da chapa de aço T1: {0,5/(V1 + 0,3)} + 0,3 < V2 < {3/(V1 + 1)}+0,7 A seguir, estudos foram também feitos sobre como a taxa de resfriamento a partir da temperatura máxima de ponto final TM afeta o alon- gamento total El. O resultado dos estudos mostra que a taxa de resfriamento ajustada adequadamente em uma faixa de temperaturas desde a temperatu- ra máxima de ponto final TM até a temperatura da chapa de aço T1 produz melhoria no alongamento total El e também reduz a razão de rendimento.

Chapas de aço laminadas a frio tendo, cada uma, uma composi- ção de componentes incluindo C: 0,08%; Si: 0,3%; Mn: 2,9%; P: 0,01%; S: 0,003%; Al: 0,03%; N: 0,0030%; Ti: 0,02%; Nb: 0,03%; Cr: 0,2%; o saldo sendo Fe (TS: da classe de 980 MPa), foram preparadas ao serem submeti- das ao recozimento contínuo no qual V1 e V2 são mudadas variadamente sob as condições de TM: 780°C, isto é, T1: 764°C. As chapas de aço lami- nadas a frio assim obtidas foram então submetidas à medição do alonga- mento total El e da razão de rendimento YR. Os resultados da medição es- tão mostrados na Fig. 3. Na medição, a taxa média de aquecimento VO: 10°C/s foi ajustada em uma faixa de temperaturas de 300°C até pelo menos 650°C, e a taxa média de resfriamento V3: 20°C/s foi ajustada em uma faixa de temperaturas 700°C até pelo menos 400°C.

Os resultados mostrados na Figura 3 indicam que quando a taxa média de aquecimento V1 cai dentro de uma faixa de 0,3°C/s a 8°C/s, um alongamento total de pelo menos 15% e uma razão de rendimento de 0,60 a 0,90 podem sempre ser obtidos. Além disso, em adição ao controle de V1, quando a taxa média de resfriamento V2 satisfaz a Fórmula (3) abaixo, um alongamento total de pelo menos 17% e uma razão de rendimento de 0,60 a 0,85 podem ser obtidos, o que significa que quando a taxa média de resfria- mento V2 é controlada para cair dentro de uma faixa predeterminada, em adição ao controle de V1, também um alongamento total maior e uma razão de rendimento menor podem ambos ser alcançados ao mesmo tempo. {0,5/(V1 + 0,3)} + 0,3 < V2 < (3/(V1 + 1)} + 0,7 ·- (3) Com base nos resultados acima, foi identificado que quando a taxa média de resfriamento V2 é controlada para cair dentro de uma faixa definida pela Fórmula (3) acima, em adição ao controle das taxas médias de aquecimento V0 e V1 conforme descrito acima, o alongamento total El pode também ser melhorado e a razão de rendimento pode também ser reduzida.

Embora o mecanismo do fenômeno descrito acima não seja ne- cessariamente suficientemente claro, os inventores da presente aplicação consideraram como segue.

Isto é, o processo de resfriamento em uma faixa de temperatu- ras de TM a T1 vê a emergência da fase α a partir da fase yeo crescimento da fase α não transformada. Além disso, o crescimento da fase α é também promovido pela diminuição da taxa de aquecimento V1 mencionada anteri- ormente. Portanto, V2 caindo abaixo de {0,5/(V1+0,3))+0,3 produz uma quantidade excessiva de fase α, o que prejudica a resistência. Por outro la- do, V2 excedendo {3/(V1 + 1)} + 0,7 produz uma quantidade insuficiente da fase α, o que deteriora o alongamento total El. Portanto, V2 precisa ser ajus- tada para cair dentro de uma faixa adequada que não produza excessiva- mente ou reduza a fase a, de modo a melhorar o alongamento total enquan- to também reduz a razão de rendimento.

Taxa média de resfriamento V3 em uma faixa de temperaturas de 700°C até pelo menos 400°C: 10°C/s a eCTC/s Além disso, quando o aço é resfriado até T1 e então rapidamen- te resfriado (temperado) até o ponto Ms ou menos, a difusão do carbono do ponto em que a fase γ é gerada é suprimida, o que gera martensita dura, para assim garantir a resistência. Assim, foram feitos estudos sobre a faixa de temperaturas e a taxa de resfriamento que deveríam ser submetidas a tal resfriamento controlado, e foi identificado, como resultado dos estudos, que a taxa média de resfriamento V3 é preferivelmente ajustada para pelo menos 10°C/s em uma faixa de temperaturas de 700°C até pelo menos 400°C. En- tretanto, uma taxa de resfriamento excedendo 80°C/s leva à deterioração da forma do produto. Em vista disso, a taxa média de resfriamento V3 pode pre- ferivelmente ser ajustada para cair dentro de uma faixa de 10°C/s a 80°C/s em uma faixa de temperaturas de 700°C até pelo menos 400°C.

Aqui, a razão para a restrição da faixa de temperatura do resfri- amento controlado até uma faixa de temperaturas de 700°C a pelo menos 400°C é como segue.

Isto é, a transformação da fase γ para a fase α começa a uma temperatura de substancialmente cerca de 700°C, enquanto a martensita começa a ser gerada a uma temperatura de cerca de 400°C. Consequente- mente, um controle adequado da taxa de resfriamento em uma faixa de tem- peraturas de 700°C até pelo menos 400°C pode garantir uma quantidade ótima de martensita.

A taxa de resfriamento em uma faixa de temperaturas de 400°C até a temperatura ambiente não é particularmente limitada, e pode ser imu- tável ou mutável, conforme adequado.

Após a têmpera do aço no recozimento continuo, o aço pode preferivelmente ser submetido à têmpera na qual o aço é retido a 200°C a 400°C por 30 a 2.000 segundos. Como resultado, a fase martensita dura é temperada, o que melhora o alongamento total El e a razão de expansão de furo λ.

Além disso, após o recozímento, o aço pode ser submetido à decapagem de modo a remover quaisquer camadas oxidadas e substâncias estranhas da sua superfície, para assim melhorar a propriedade de revestimen- to de conversão química. Além disso, o aço pode também ser submetido à la- minação de encruamento ("skin pass") a uma taxa de redução de cerca de 0,1% a 2%, de modo a suprimir o alongamento do limite e de escoamento.

Exemplos Amostras de aço tendo a composição de componentes mostrada na Tabela 1 foram submetidas a técnicas de lingotamento, que foram aque- cidos, cada um, até 1.250Χ e então laminados a quente para obter uma chapa de aço laminada a quente de 3,5 mm de espessura. Posteriormente, a chapa de aço laminada a quente foi submetida à decapagem e à subsequen- te laminação a frio para obter uma chapa de aço laminada a frio de 1,4 mm de espessura. A chapa de aço laminada a frio foi submetida ao recozimento contínuo no qual a chapa foi aquecida e então resfriada até 250°C, mantida a 250°C por 240 segundos, e foi seguida de decapagem e laminação de en- cruamento (skin pass), para assim obter um produto chapa. A condição do recozimento contínuo está mostrada nas Tabelas 2-1 e 2-2. O ponto Ac1 e o ponto Ac3 na Tabela 1 foram, cada um, obtidos pelas Fórmulas a seguir, respectivamente: Ac1 = 723 - 10,7[%Mn] - 16,9[%Ni] + 29,1[%Si] + 16,9[%Cr] Ac3 = 910 - 203[%C]0,5 + 44,7[%Si] - 30[%Mn] + 700[%P] + 400[%AI] + 400[%Ti] + 104[%V] + 32,5[%Mo] Nessas fórmulas, [%M] representa o teor do elemento "M" no aço (% em massa).

Corpos de prova da JIS No. 5 foram coletadas em uma direção perpendicular à direção de laminação, de cada produto chapa assim obtido, e os corpos de prova foram submetidos à avaliação das propriedades mecâ- nicas. Os resultados da avaliação estão mostrados nas Tabelas 2-1 e 2-2. Ί Valores sublinhados indicam fora da faixa adequada.

*2 Taxa média de aquecimento de 300°C até pelo menos 650°C *3 Taxa média de aquecimento de 700°C até a temperatura da chapa de aço TI fC) *4 Taxa média de resfriamento da temperatura máxima do ponto final TM até a temperatura da chapa de aço T1 *5 Taxa média de resfriamento em uma faixa de temperaturas de 700°C até pelo menos 400°C *6 Temperatura máxima de ponto final da chapa de aço no recozimento contínuo Ί Temperatura da chapa de aço obtida pela Fórmula T1=Dr98TM *1 Valores sublinhados indicam fora da faixa adequada. *2 Taxa média de aquecimento de 300°C até pelo menos 650°C *3 Taxa mé- dia de aquecimento de 700Χ até a temperatura da chapa de aço T1 (°C) *4 Taxa média de resfriamento da temperatura máxima do pon- to final TM até a temperatura da chapa de aço T1 *5 Taxa média de resfriamento em uma faixa de temperaturas de 700°C até pelo me- nos 400°C *6 Temperatura máxima de ponto final da chapa de aço no recozímento contínuo 7 Temperatura da chapa de aço obtida pela Fórmula T1=0,98TM

Será notado das Tabelas 2-1 e 2-2 que o produto de chapas de aço obtido conforme a presente invenção têm uma resistência à tração de pelo menos 780 MPa e uma razão de rendimento caindo dentro da faixa de 0,60 a 0,90, e também têm um alongamento total El de pelo menos 22% pa- ra a classe de TS 780 MPa, e de pelo menos 15% para a classe de TS 980 MPa. Isto prova que alta resistência, baixa razão de rendimento e alto alon- gamento total são todos alcançados no produto chapas de aço. Em adição, o produto de chapas de aço obtido foi também confirmado ter excelente pro- priedade de revestimento de conversão química e excelente capacidade de soldagem.

Além disso, no caso em que V0, V2, e V3 são, cada um, contro- lados para caírem dentro de uma faixa da Fórmula (2) acima, dentro de uma faixa da Fórmula (3) acima, e entre 10°C/s e 80°C/s, respectivamente, um alongamento total de pelo menos 24% TS 780 MPa e um alongamento total de pelo menos 17% para a classe de TS 980 MPa podem ser alcançados enquanto se reduz a razão de rendimento párea um nível baixo, da ordem de 0,60 a 0,85.

Por outro lado, todos os exemplos comparativos falharam em sa- tisfazer a propriedade desejada em termos de pelo menos qualquer uma entre resistência à tração, razão de rendimento e alongamento total.

Claims (5)

1. Método para produção de uma chapa de aço laminada a frio de alta resistência tendo excelente capacidade de trabalho, compreendendo: preparar uma placa de aço tendo a composição de componentes incluindo, em % em massa: C: 0,05% a 0,12% (inclusive 0,05% e 0,12%); Si: 0,5% ou menos; Mn: 1,8% a 4,0% (inclusive 1,8% e 4,0%); Ti: 0,005% a 0,06% (inclusive 0,005% e 0,06%); Nb: 0,005% a 0,1% (inclusive 0,005% e 0,1%); Al: 0,1% ou menos; e o saldo sendo Fe e as inevitáveis impurezas, e submeter a placa de aço à laminação a quente, seguida de de- capagem, laminação a frio, recozimento contínuo, e laminação de encrua- mento nessa ordem, em que o recozimento contínuo incluí uma etapa de aquecimento executada a uma taxa média de aquecimento V1 de 0,3°C/s a 8“C/s em uma faixa de temperaturas de 700°C até a temperatura da chapa de aço T1 (°C) que é obtida a partir da Fórmula (1) abaixo; e em que o recozimento contínuo é executado de modo a alcançar uma temperatura máxima de ponto final TM que caia dentro de uma faixa de não menos que o ponto Ac1 a menos que o ponto Ac3, T1 = 0.98TM ■■■ (1), em que TM representa a temperatura máxima de ponto final (°C) da chapa de aço no recozimento contínuo.

2. Método para produção de uma chapa de aço laminada a frio de alta resistência que tenha excelente capacidade de trabalho de acordo com a reivindicação 1, em que a etapa de aquecimento do recozimento con- tínuo é executada a uma taxa média de aquecimento V0 que cai dentro de uma faixa definida pela Fórmula (2) abaixo, e, uma faixa de temperaturas de 300°C a pelo menos 650°C: 2.0 V1 < V0 < 20-V1 ■■■ (2).

3. Método para produção de uma chapa de aço laminada a frio de alta resistência que tenha excelente capacidade de trabalho de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que o recozímento contínuo incluí uma etapa de resfriamento executada a uma taxa média de resfriamento V2 que cai dentro de uma faixa definida pela Fórmula (3) abaixo em uma faixa de tem- peratura da temperatura máxima de ponto final TM até a temperatura da chapa de aço T1, e a uma taxa média de resfriamento V3 de 10°C/s a 80°C/s em uma faixa de temperaturas de 700°C até pelo menos 400°C, {0,5/(V1 + 0,3)} + 0,3 < V2 < {3/(V1 + 1)} + 0,7 ■·· (3).

4.

Método para produção de uma chapa de aço laminada a frio de alta resistência tendo excelente capacidade de trabalho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, em que a placa de aço também compreende, em % em massa, pelo menos um tipo de elemento selecionado do grupo consistindo em: B: 0,0005% a 0,0030% (inclusive 0,0005% e 0,0030%); Mo: 0,05% a 2% (inclusive 0,05% e 2%); V: 0,05% a 0,5% (inclusive 0,05% e 0,5%); e Cr: 0,01% a 1% (inclusive 0,01 % e 1%).