BR112013027213B1

BR112013027213B1 - Chapa de aço para elemento de estampagem a quente e método para produção da mesma

Info

Publication number: BR112013027213B1
Application number: BR112013027213-9A
Authority: BR
Inventors: Hiroyuki Tanahashi; Jun Maki
Original assignee: Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation
Priority date: 2011-04-27
Filing date: 2012-04-26
Publication date: 2019-04-02
Also published as: EP2703511A4; MX2013012422A; US9617624B2; WO2012147863A1; PL2703511T3; CN103492600A; US20140044987A1; KR101617505B1; CA2832894C; ES2683843T3; ZA201307763B; JP5472531B2; CA2832894A1; TWI454584B; MX351086B; TW201300550A; EP2703511B1; EP2703511A1; KR20130136565A; RU2552817C1

Abstract

resumo patente de invenção: "chapa de aço para elemento de estampagem a quente e método para produção da mesma". a presente invenção refere-se a uma chapa de aço para um membro de estampagem a quente contém, como composição química, 0,10% em massa a 0,35% em massa de c; 0,01% em massa a 1,0% em massa de si; 0,3% em massa a 2,3% em massa de mn; 0,01% em massa a 0,5% em massa de al; limitado a 0,03% em massa ou menos de p; limitado a 0,02% em massa ou menos de s; limitado a 0,1% em massa ou menos de n; e um saldo consistindo em fe e as inevitáveis impurezas, na qual um desvio padrão dos diâmetros dos carbonetos de ferro que estão contidos em uma região a partir de uma superfície até uma posição a 1/4 da espessura da chapa de aço seja menor que ou igual a 0,8 ?m.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para CHAPA DE AÇO PARA ELEMENTO DE ESTAMPAGEM A QUENTE E MÉTODO PARA PRODUÇÃO DA MESMA.

CAMPO TÉCNICO [001] A presente invenção refere-se a uma chapa de aço para um elemento de estampagem a quente capaz de ser desejavelmente usado para estampagem a quente que é um método de conformação para obter um elemento de alta resistência, e um método de produção da mesma.

[002] É reivindicada prioridade sobre o Pedido de Patente Japonesa n° 2011-100019, registrada em 27 de abril de 2011, e cujo teor está incorporado aqui como referência.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA [003] No campo de automóveis, máquinas de construção, e similares, houve pesquisa intensa em como reduzir a massa usando um material de alta resistência. Por exemplo, no campo de automóveis, a quantidade de chapas de aço de alta resistência usadas aumentou constantemente com o propósito de suprimir um aumento na massa de um veículo, que é exigido para garantir segurança em caso de colisão e realizar alta performance e melhorar a eficiência do combustível para reduzir as emissões de dióxido de carbono.

[004] Em tal aumento na quantidade de chapas de aço de alta resistência usadas, o problema mais significativo é um fenômeno chamado “deterioração na capacidade de fixação da forma” que é inevitavelmente provocado quando a resistência de uma chapa de aço aumenta. A “deterioração na capacidade de fixação da forma” se refere ao termo geral para um fenômeno no qual a quantidade de efeito mola após a conformação aumenta juntamente com um aumento na resistência; e assim, a forma desejada é difícil de obter. Para resolver um problema provocado por tal fenômeno, um processo (por exemplo,

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2/54 recompressão) que é desnecessário para um material de baixa resistência (um material tendo uma capacidade de fixação de forma superior ou não tendo problema na fixação da forma) pode ser adicionado, ou a forma do produto pode ser mudada.

[005] Como método para resolver esse problema, um método de conformação a quente chamado estampagem a quente atraiu a atenção. Nesse método de conformação a quente uma chapa de aço (peça de trabalho) é aquecida até uma temperatura predeterminada (geralmente uma temperatura na qual a chapa de aço está na fase austenita) para reduzir a resistência (isto é, promover a conformação) e então é conformada com um molde a uma temperatura menor (por exemplo, temperatura ambiente) que a da peça de trabalho. Com tal método de conformação, pode ser facilmente dada uma forma a uma peça de trabalho e um tratamento de arrefecimento rápido (têmpera) pode ser executado usando-se a diferença de temperatura entre a peça de trabalho e o molde. Portanto, a resistência de um produto conformado pode ser garantida.

[006] Em relação a uma chapa de aço adequada para essa estampagem a quente e ummétodo de conformação da mesma, são relatadas várias técnicas.

[007] O Documento de Patente 1 descreve uma chapa de aço a partir da qual um membro tendo propriedades superiores de impacto e resistência à fratura retardada pode ser obtido após a conformação a quente (correspondente à estampagem a quente) pelo controle da quantidade de elementos contidos e das relações entre as quantidades dos elementos para estarem em faixas predeterminadas.

[008] O Documento de Patente 2 descreve um método para obter um componente de alta resistência pelo controle das quantidades dos elementos contidos e das relações entre as quantidades dos elementos e das relações entre as quantidades dos elementos para estarem

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3/54 em faixas predeterminadas conforme descrito acima; e aquecer a chapa de aço em uma atmosfera de nitretação antes da conformação. [009] O Documento de Patente 3 descreve meios para obtenção de um produto prensado a quente a um alta produtividade pela especificação de componentes químicos e de uma microestrutura e limitando as condições de aquecimento e as condições de conformação.

[0010] Recentemente, a utilidade da estampagem a quente foi amplamente reconhecida, e a aplicação da estampagem a quente foi também discutida para vários elementos. Tais elementos incluem, por exemplo, um componente longo tal como um pilar central de um veículo.

[0011] Os presentes inventores descobriram que uma pequena mas determinada quantidade de deflexão ocorreu em tal componente longo, diferentemente de um componente curto no qual a deflexão foi desprezível.

[0012] Os presentes inventores presumem que a razão porque ocorre a deflexão seja como segue: as condições de arrefecimento durante a estampagem a quente são desviadas das condições uniformes ideais por um aumento no tamanho de um componente e, como resultado, tensões não uniformes são introduzidas no componente.

[0013] Como resultado de investigações detalhadas em, relação à razão para tal desuniformidade, os presentes inventores tiveram um sentimento de que a desuniformidade das tensões podem ser relacionadas à variação da concentração de carbono de uma chapa de aço imediatamente antes da estampagem a quente (imediatamente antes da conformação usando um molde).

[0014] Como resultado dos estudos, foi descoberto que em um processo de aquecimento imediatamente antes da conformação, comportamentos de dissolução de carbonetos de ferro em uma chapa de aço são a chave para suprimir a desuniformidade.

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4/54 [0015] Em geral, uma chapa de aço para estampagem a quente inclui a fase ferrita como fase primária, perlita e similares como fase secundária, e uma microestrutura composta de carbonetos de ferro. Em tal chapa de aço, o carbono produzido a partir dos carbonetos de ferro no processo de aquecimento antes da conformação sofre solução sólida na fase austenita, essa fase austenita é temperada para ser transformada em fase martensita e, como resultado, uma alta resistência pode ser obtida. A resistência da fase martensita produzida depende fortemente das condições de arrefecimento e da concentração de carbono que sofre solução sólida na fase austenita. Portanto, pode ser facilmente presumido que um método de dissolver uniformemente os carbonetos de ferro no processo de aquecimento tem um forte efeito nas propriedades mecânicas de um produto conformado obtido no processo subsequente.

[0016] Além disso, como resultado de estudos detalhados, os presentes inventores descobriram que a uniformidade da concentração de carbono na fase austenita foi fortemente afetada não pelo tamanho (tamanho médio) dos carbonetos de ferro antes do aquecimento, mas pela sua distribuição de tamanhos. Entretanto, não há exemplos de investigação de uma chapa de aço para estampagem a quente sob esse ponto de vista.

[0017] Os Documentos de Patete 1 a 3 não têm descrição em relação à distribuição do tamanho dos carbonetos., [0018] Os Documentos de Patente 1 e 2 nem discutem sob que condições uma chapa de aço laminada a frio é recozida nem investigam o controle dos carbonetos em uma chapa de aço.

[0019] O Documento de Patente 3 nem tem descrição em relação à história do aquecimento, que é mais importante para controlar um estado de carbonetos durante o recozimento de uma chapa de aço laminada a frio, nem investiga o controle de carbonetos.

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5/54 [0020] O Documento de Patente 4 descreve uma técnica na qual a razão de esferoidização e o diâmetro médio de partícula dos carbonetos são controlados para estarem em faixas predeterminadas, obtendo assim uma chapa de aço tendo ductilidade local e capacidade de endurecimento superiores. Entretanto, o Documento de Patente 4 não tem descrição em relação à distribuição de tamanho dos carbonetos.

[0021] Em adição, para obter uma estrutura metalográfica predeterminada, é necessário um recozimento extremamente especial, e a produção em um tipo comum de equipamento de recozimento contínuo ou equipamento de revestimento contínuo por imersão a quente não é considerado. Portanto, no Documento de Patente 4, as condições de recozimento não são reguladas para controlar a distribuição de tamanho dos carbonetos.

[0022] O Documento de Patente 5 descreve ima técnica na qual o diâmetro médio de partícula dos carbonetos de ferro é controlado para estar em uma faixa predeterminada, obtendo com isso uma chapa de aço tendo maior estabilidade das tensões às condições de tratamento térmico e resistência superior à fratura retardada. Entretanto, o Documento de Patente 5 não tem descrição em relação à distribuição de tamanho dos carbonetos.

[0023] O Documento de Patente 5 nem descreve a história do aquecimento até a temperatura máxima de aquecimento nem tem descrição em relação ao controle da distribuição de tamanho dos carbonetos.

[0024] O Documento de Patente 6 descreve uma técnica na qual o diâmetro médio de partícula de ferrita e a razão dos carbonetos esferoidais tendo um tamanho predeterminado para todos os carbonetos esferoidais são controladas para obter uma chapa de aço de alto carbono superior em resistência ao desgaste. Entretanto, o Documento de Patente 6 não tem descrição em relação à distribuição de tamanho

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6/54 dos carbonetos.

[0025] Em adição, para obter uma chapa de aço predeterminada, é necessário que a chapa de aço laminada a quente e a chapa de aço laminada a frio sejam recozidas muitas vezes por um longo tempo. Em adição, a produção em um tipo comum de equipamento de recozimento continuo ou em equipamento de revestimento contínuo por imersão a quente não é considerada. Portanto, no Documento de Patente 6, as condições de recozimento não são reguladas para controlar a distribuição de tamanho dos carbonetos.

[0026] O Documento de Patente 7 descreve uma técnica na qual o diâmetro médio de particular de ferrita e o diâmetro médio de partícula dos carbonetos são controlados para obter uma chapa de aço de alta resistência de médio ou alto carbono que tenha qualidade de agrupamento superior. Entretanto, o Documento de Patente 7 não tem descrição em relação à distribuição de tamanho dos carbonetos.

[0027] Em adição, o Documento de Patente 7 descreve uma chapa de aço laminada a frio no estado conforme laminado a frio, e uma chapa de aço laminada a frio que é recozida sob condições de recozimento de uma baixa temperatura de 350°C a 700°C e um longo tempo de 10 horas a 40 horas. Em adição, a produção e um tipo comum de equipamento de recozimento contínuo ou equipamento de revestimento contínuo por imersão a quente não é considerado. Portanto no Documento de Patente 7, as condições do recozimento continuo não são reguladas para controlar a distribuição de tamanho dos carbonetos.

[0028] Como resultado do estudo, os presentes inventores descobriram que a distribuição de tamanho dos carbonetos de ferro teve uma relação próxima com a mudança na taxa de aumento da temperatura da chapa de aço durante o aquecimento de uma chapa de aço laminada a frio. Entretanto, não há exemplos de investigação de um método de produção de uma chapa de aço para estampagem a quente

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7/54 a partir desse ponto de vista.

DOCUMENTOS DA TÉCNICA ANTERIOR

DOCUMENTO DE PATENTE [0029] [Documento de Patente 1] Pedido de Patente Japonesa Não Examinada, Primeira Publicação n° 2005-139485 [0030] [Documento de Patente 2] Pedido de Patente Japonesa Não Examinada, Primeira Publicação n° 2005-200670 [0031] [Documento de Patente 3] Pedido de Patente Japonesa Não Examinada, Primeira Publicação n° 2005-205477 [0032] [Documento de Patente 4] Pedido de Patente Japonesa Não Examinada, Primeira Publicação n° H11-80884 [0033] [Documento de Patente 5] Pedido de Patente Japonesa Não Examinada, Primeira Publicação n° 2003-268489 [0034] [Documento de Patente 6] Pedido de Patente Japonesa Não Examinada, Primeira Publicação n° 2006-274348 [0035] [Documento de Patente 7] Pedido de Patente Japonesa Não Examinada, Primeira Publicação n° 2006-291236

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

PROBLEMA QUE A INVENÇÃO DEVE RESOLVER [0036] Em consideração das circunstâncias descritas acima, a presente invenção deve fornecer uma chapa de aço para um membro de estampagem no qual a distribuição do tamanho de carbonetos de ferro na chapa de aço é controlada de modo a reduzir a deflexão que ocorre facilmente quando um componente longo é produzido por estampagem a quente; e um método de produção da mesma.

MEIOS PARA RESOLVER OS PROBLEMAS [0037] Para resolver os problemas descritos acima, os presentes inventores estudaram profundamente. Como resultado, foi descoberto que quando a distribuição de diâmetros de carbonetos de ferro que estavam contidos em uma região a partir da superfície até uma posi

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8/54 ção a 1/4 da espessura de uma chapa de aço estava em uma faixa predeterminada, a deflexão de um componente conformado pode ser significativamente efetivamente suprimida independentemente da variação nas condições de arrefecimento durante a conformação. Em adição, foi descoberto que tal chapa de aço pode ser obtida controlandose as condições quando uma chapa de aço laminada a frio foi recozida para recristalização, completando assim a presente invenção após tentativas e erros.

O SUMÁRIO DO MESMO É COMO SEGUE.

[0038] (1) De acordo com um aspecto da invenção, é fornecida uma chapa de aço para um membro de estampagem a quente, a chapa de aço incluindo, como composição química, 0,10% em massa a 0,35% em massa de C; 0,01% em massa a 1,0% em massa de Si; 0,3% em massa a 2,3% em massa de Mn; 0,01% em massa a 0,5% em massa de Al; limitado a 0,03% em massa ou menos de P, limitado a 0,02% em massa ou menos de S; limitado a 0,1% em massa ou menos de N; e um saldo consistindo em Fe e as inevitáveis impurezas, na qual o desvio padrão dos diâmetros de carbonetos de ferro que estão contidos em uma região a partir da superfície até uma posição a 1/4 da espessura da chapa de aço seja menor que ou igual a 0,8 mm.

[0039] (2) Na chapa de aço para um membro estampado a quente conforme o item (1), a composição química pode também conter um ou mais elementos selecionados a partir do grupo consistindo em 0,01% em massa a 2,0% em massa de Cr; 0,001% em massa a 0,5% em massa de Ti; 0,001% em massa a 0,5% em massa de Nb; 0,0005% em massa a 0,01% em massa de B; 0,01% em massa a 1,0% em massa de Mo; 0,01% em massa a 0,5% em massa de W; 0,01% em massa a 0,5% em massa de V; 0,01% em massa a 1,0% em massa de Cu; e 0,01% em massa a 5,0% em massa de Ni.

[0040] (3) Na chapa de aço para um membro de estampagem a

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9/54 quente conforme o item (1) ou (2), uma camada de revestimento de Al tendo uma espessura de revestimento de 50 mm ou menos pode ser formada na superfície.

[0041] (4) Na chapa de aço para um membro de estampagem a quente conforme o item (1) ou (2), uma camada de revestimento de Zn tendo uma espessura de revestimento de 30 mm ou menos pode ser formada na superfície.

[0042] (5) Na chapa de aço para um membro de estampagem a quente conforme o item (1) ou (2), uma camada de liga Zn-Fe tendo uma espessura de revestimento de 45 mm ou menos pode ser formada na superfície.

[0043] (6) De acordo com outro aspecto da invenção, é fornecido um método de produção de uma chapa de aço para um membro de estampagem a quente, o método incluindo executar um processo de recozimento de recristalização no qual ma chapa de aço laminada a frio é aquecida de forma que a mudança d/dt (DT/Dt; °C/s²) em uma taxa de aumento da temperatura da chapa de aço de 300°C até uma temperatura máxima S satisfaz a expressão 1 a seguir e de forma que a temperatura máxima S seja 720°C a 820°C, onde T representa a temperatura da chapa de aço (°C), t representa o tempo (segundos), e DT/Dt representa a taxa de aumento (°C/s) da temperatura da chapa de aço para um tempo Dt (segundos) durante o aquecimento do processo de recozimento de recristalização, e onde a chapa de aço laminada a frio contém, como composição química, durante o aquecimento do processo de recozimento de recristalização, e onde a chapa de aço laminada a frio contém, como composição química, 0,10% em massa a 0,35% em massa de C; 0,01% em massa a 1,0% em massa de Si; 0,3% em massa a 2,3% em massa de Mn; 0,01% em massa a 0,5% em massa de Al; limitado a 0,03% em massa ou menos de P; limitado a 0,02% em massa ou menos de S; limitado a 0,1% em massa ou mePetição 870180144845, de 26/10/2018, pág. 13/67

10/54 nos de N; e um saldo consistindo em Fe e as inevitáveis impurezas.

-0,20<d/dt (DT/Dt) < 0 (Expressão 1) [0044] (7) No método de produção de uma chapa de aço para membros de estampagem a quente conforme o item (6), a composição química pode também conter um ou mais elementos selecionados a partir do grupo consistindo em 0,01% em massa a 2,0% em massa de Cr; 0,001% em massa a 0,5% em massa de Ti; 0,001% em massa a 0,5% em massa de Nb; 0,0005% em massa a 0,01% em massa de B; 0,01% em massa a 1,0% em massa de Mo; 0,01% em massa a 0,5% em massa de W; 0,01% em massa a 0,5% em massa de V; 0,01% em massa a 1,0% em massa de Cu; e 0,01% em massa a 5,0% em massa de Ni.

[0045] (8) No método de produção de uma chapa de aço para membro de estampagem a quente conforme o item (6) ou (7), a mudança d/dt (DT/Dt) pode ser duas vezes um coeficiente de uma variável do segundo grau quando a temperatura é lida a um intervalo de tempo de 10 segundos ou menos da história da temperatura durante o aquecimento do processo de recozimento de recristalização e então uma curva de aproximação polinomial do segundo grau é determinada de forma que o coeficiente de determinação R² seja maior que ou igual a 0,99.

[0046] (9) O método de produção de uma chapa de aço para um membro de estampagem a quente conforme qualquer um dos itens (6) a (8), após o processo de recozimento de recristalização, pode também incluir mergulhar a chapa de aço laminada a frio em um banho de Al para formar uma camada de revestimento de Al em uma superfície da chapa de aço laminada a frio.

[0047] (10) O método de produção de uma chapa de aço para membro de estampagem a quente conforme qualquer um dos itens (6) a (8), após o processo de recozimento de recristalização, pode tam

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11/54 bém incluir mergulhar a chapa de aço laminada a frio em um banho de Zn para formar uma camada de revestimento de Zn em uma superfície da chapa de aço laminada a frio.

[0048] (11) O método de produção de uma chapa de aço para um membro de estampagem a quente conforme qualquer um dos itens (6) a (8), após o processo de recozimento de recristalização, pode também incluir mergulhar a chapa de aço laminada a frio em um banho de Zn para formar uma camada de revestimento de Zn em uma superfície da chapa de aço laminadas a frio; e aquecer a chapa de aço laminada a frio até 600°C ou menos para formar uma camada de liga Zn-Fe em uma superfície da chapa de aço laminada a frio.

VANTAGEM DA INVENÇÃO [0049] Com a chapa de aço para um membro de estampagem a quente conforme o aspecto, a deflexão de um produto longo conformado que é conformado em um tipo amplamente conhecido de equipamento de estampagem a quente é extremamente pequena. Portanto, quando esse produto conformado é ligado com outro componente, há uma baixa possibilidade de defeitos. Pela razão acima descrita, a chapa de aço para um membro de estampagem a quente conforme o aspecto tem um efeito de aumentar a faixa de aplicação (componente) de estampagem a quente.

[0050] Em adição, com a chapa de aço para um membro de estampagem a quente conforme o item (3) a (5), a camada de revestimento de Zn, e a camada de liga de Zn-Fe que teve pequenos defeitos tais como esfoliação, dêscamação e fraturas após a estampagem a quente pode ser obtida. Portanto, nesse caso, a resistência à corrosão e a qualidade de superfície da chapa de aço para um membro de estampagem a quente podem ser também melhoradas.

[0051] Além disso, no método de produção de uma chapa de aço para membro de estampagem a quente conforme o aspecto, um equi

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12/54 pamento existente de produção de aço pode ser usado. Em adição, mesmo quando um produto longo conformado é produzido por estampagem a quente, pode ser fornecida uma chapa de aço para um membro de estampagem a quente capaz de reduzir significativamente a deflexão.

[0052] Além disso, no método de produção de uma chapa de aço para membro de estampagem a quente conforme o item (9) a (11), a resistência a corrosão e a qualidade de superfície da chapa de aço para um membro de estampagem a quente pode ser também melhorada.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0053] A FIG. 1A é uma vista em perspectiva ilustrando uma matriz (chapa de aço) antes de ser conformada usando-se estampagem a quente.

[0054] A FIG. 1B é uma vista em perspectiva ilustrando uma forma de aço após a conformação usando-se a estampagem a quente.

[0055] A FIG. 2 é uma vista lateral ilustrando um método de medição da deflexão de um componente longo.

[0056] A FIG. 3 é uma vista em perspectiva ilustrando um método de estampagem de uma matriz (chapa de aço) em uma chapa usandose a estampagem a quente.

[0057] A FIG. 4 é um gráfico ilustrando a relação entre o desvio padrão dos tamanhos dos carbonetos de ferro e a deflexão quando as condições de aquecimento antes da estampagem a quente são uma temperatura de 900°C e um tempo de 1 minuto no Exem plo 1.

[0058] A FIG. 5 é um gráfico ilustrando a relação entre o desvio padrão dos tamanhos dos carbonetos de ferro e a deflexão quando as condições de aquecimento antes da estampagem a quente são uma temperatura de 900°C e um tempo de 10 minutos no Exemplo 1.

[0059] A FIG. 6 é um gráfico ilustrando a relação entre d/dt (DT/Dt)

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13/54 e o desvio padrão dos tamanhos dos carbonetos de ferro no Exemplo

1.

[0060] A FIG. 7 é um diagrama ilustrando a história de temperaturas de uma chapa de aço desde o início do aquecimento até a temperatura máxima nos Exemplos 3, 4 e 5.

MODALIDADES DA INVENÇÃO [0061] Os presentes inventores prepararam um membro de estampagem a quente usando uma chapa de aço contendo C: 0,22% em massa, Si: 0,3% em massa, e Mn: 1,2% em massa, e executaram estudos para avaliar as suas propriedades. Os presentes inventores investigaram as condições reais da deflexão em detalhes particularmente em consideração da aplicação a um componente longo. Durante a investigação, foi descoberto que, mesmo quando chapas de aço tendo substancialmente os mesmos componentes químicos e a mesma resistência à tração foram estampadas a quente sob as mesmas condições, houve ma diferença entre os tamanhos de deflexão dos produtos conformados. Portanto, como resultado da investigação detalhada em relação à razão porque houve uma diferença no tamanho da deflexão entre as chapas de aço, os presentes inventores descobriram que (i) houve uma diferença entre as variações na dureza das porções próximas à superfície dos produtos conformados em comparação com as chapas de aço entre si; (ii) essa diferença foi provocada por uma distribuição de tamanhos de carbonetos de ferro em uma porção próxima à superfície de uma chapa de aço antes da estampagem a quente; e (iii) para obter a distribuição desejada de tamanhos de carbonetos de ferro, foi preferível que as condições do recozimento de recristalização de uma chapa de aço laminada a frio sejam controladas em uma faixa predeterminada.

[0062] Embora os seus detalhes sejam descritos nos Exemplos, os presentes inventores descobriram experimentalmente uma distribuição

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14/54 de tamanhos adequada dos carbonetos de ferro e condições de recozimento adequadas com base nos resultados dessas experiências, completando assim a invenção.

[0063] Doravante, será descrita uma chapa de aço para um membro de estampagem a quente (chapa de aço) conforme uma modalidade da invenção.

[0064] Inicialmente serão descritos os componentes químicos da chapa de aço. Doravante, “%” de cada componente químico representa “% em massa”.

<C: 0,10% a 0,35%>

[0065] C é o elemento mais importante a partir do ponto de vista de aumentar a resistência da chapa de aço usando estampagem a quente. Para obter a resistência de pelo menos aproximadamente 1200 MPa após a estampagem a quente, o teor de C no aço é controlado para ser maior que ou igual a 0,10%. Por outro lado, quando o teor de C na chapa de aço é maior que 0,35%, há uma preocupação quanto à deterioração da tenacidade. Portanto, o limite superior do teor de C é ajustado para 0,35%. Para também melhorar a tenacidade, o teor de C é preferivelmente menor que ou igual a 0,32% e mais preferivelmente menor que ou igual a 0,30%.

Si: 0,01% a 1,0%>

[0066] Si é um elemento de reforço do soluto, e 0,01% de Si pode ser efetivamente usado como elemento reforçador do soluto. Entretanto, quando o teor de Si no aço é maior que 1,0%, há a preocupação de que defeitos possam ser provocados durante o revestimento de conversão química ou revestimento após a estampagem a quente. Portanto, o limite superior do teor de Si é ajustado para 1,0%. O limite inferior do teor de Si não é particularmente limitado, e o efeito de controlar os carbonetos de ferro pode ser obtido independentemente do limite inferior. Entretanto, quando o teor é reduzido mais o que o necessário, a

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15/54 carga de produção de aço aumenta. Portanto o teor de Si é controlado para ser maior que ou igual a 0,01%. O limite inferior do teor de Si é um valor de referência de Si que está contido no aço devido à desoxidação. Para executar um tratamento de superfície mais estável, o teor de Si é preferivelmente menor que ou igual a 0,9% e mais preferivelmente menor que ou igual a 0,8%.

<Mn: 0,3% a 2,3%>

[0067] Como o Si, o Mn funciona como um elemento de reforço de soluto e é também um elemento eficaz para aumentar a capacidade de endurecimento da chapa de aço. Para obter confiavelmente os efeitos de melhorar a resistência e a capacidade de endurecimento, o teor de Mn no aço é controlado para ser maior que ou igual a 0,3%. Entretanto, quando o teor de Mn no aço é maior que 2,3% , os efeitos são saturados. Portanto, o limite superior do teor de Mn é ajustado para 2,3%. Para também aumentar a resistência, o teor de Mn é preferivelmente maior que ou igual a 0,5% e mais preferivelmente maior que ou igual a 1,0%.

<P: 0,03% ou menos>, <S: 0,02% ou menos>

[0068] Ambos os elementos são impurezas e têm um efeito adverso na capacidade de trabalho a quente. Portanto, P é limitado para ser menor que ou igual a 0,03%, e S é limitado para ser menor que ou igual a 0,02%.

<Al: 0,01% a 0,5%>

[0069] Uma vez que Al é preferível como um elemento de desoxidação, o teor de Al no aço pode ser maior que ou igual a 0,01%. Entretanto, quando uma grande quantidade de Al está contida no aço, óxidos brutos são formados e assim as propriedades mecânicas das chapas de aço deterioram. Portanto, o limite superior do teor de Al é ajustado para 0,5%.

<N: 0,1% ou menos>

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16/54 [0070] Uma vez que N é facilmente ligado com Ti e B, e o teor de N é controlado para ser menor que ou igual a 0,1 de forma que os efeitos desejados de Ti e B sejam reduzidos. Para aumentar a tenacidade, é preferível que o teor de N seja pequeno, por exemplo, preferivelmente menor que ou igual a 0,01%. Quando o teor de N é reduzido mais que o necessário, uma enorme carga é aplicada ao processo de produção de aço. Portanto, o valor de referência do limite inferior do teor de N pode ser ajustado para 0,0010%.

[0071] Os elementos químicos descritos acima são componentes básicos (elementos básicos) do aço conforme a modalidade. Uma composição química na qual os elementos básicos são controlados (contidos ou limitados), e o seu saldo é ferro e as inevitáveis impurezas, é uma composição básica conforme a modalidade. Entretanto, em adição a esses componentes básicos (ao invés de uma parte do Fe do saldo), o aço conforme a modalidade pode também conter opcionalmente os seguintes elementos químicos (elementos opcionais) estão inevitavelmente incorporados (por exemplo, o teor de cada elemento opcional seja menor que o limite inferior) no aço, os efeitos da modalidade não deterioram.

[0072] Isto é, opcionalmente, o aço conforme a modalidade pode também conter uma um ou mais elementos opcionais selecionados do gripo consistindo em Cr, Ti, Nb, B, Mo, W, V, Cu, e Ni. Para reduzir o custo da ligação, não é necessário que esses elementos opcionais sejam intencionalmente adicionados ao aço, e todos os limites inferiores dos teores de Cr, Ti, Nb, B, Mo, W, V, Cu, e Ni são 0%.

<Cr: 0,01% a 2,0%>

[0073] Cr é um elemento que tem o efeito de aumentar a capacidade de endurecimento e assim é usado adequadamente. Para obter seguramente o efeito, o teor de Cr é controlado para ser maior que ou igual a 0,01%. Por outro lado, mesmo quando Cr tendo um teor de 2,0

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17/54 ou mais é adicionado ao aço, o efeito é saturado. Portanto, o limite superior do teor de Cr é ajustado para 2,0%.

<Ti: 0,001% a 0,5%>

[0074] Ti serve para trazer estavelmente um efeito do B (descrito abaixo) através da formação de nitretos, e assim é um elemento útil. Para obter seguramente esse efeito, o teor de Ti é preferivelmente maior que ou igual a 0,001%. Por outro lado, quando Ti pé adicionado excessivamente ao aço, nitretos são formados excessivamente e a tenacidade e a propriedade de aparamento da superfície deterioram. Portanto, o limite superior do teor de Ti é ajustado para 0,5%.

<Nb: 0,001% a 0,5%>

[0075] Nb forma carbonitretos, aumenta a resistência do aço, e assim pé um elemento útil. Para obter com segurança o efeito de aumentar a resistência, o teor de Nb no aço é preferivelmente maior que ou igual a 0,001%. Entretanto, quando Nb tendo um teor maior que 0,5% estiver contido no aço, há a preocupação de que a capacidade de controle da laminação a quente possa deteriorar. Portanto, o limite superior do teor de Nb é ajustado para 0,5%.

<B: 0,0005% a 0,01 %>

[0076] B é um elemento que aumenta a capacidade de endurecimento. Quando o teor de B no aço é maior que ou igual a 0,0005%, o efeito de aumentar a capacidade de endurecimento pode ser obtido com segurança. Por outro lado, a adição excessiva de B leva à deterioração da capacidade de trabalho a quente e à deterioração da ductilidade. Portanto, o limite superior do teor de B é ajustado para 0,01%.

<Mo: 0,01% a 1,0%>, <W: 0,01% a 0,5%>, <V: 0,01% s 0,5%>

[0077] Esses elementos são elementos que têm o efeito de aumentar a capacidade de endurecimento e assim podem ser usados adequadamente. Para obter com confiança o efeito, o teor de cada elemento é controlado para ser maior que ou igual a 0,01%. Por outro

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18/54 lado, uma vez que Mo, W e V são elementos caros, é preferível que a concentração na qual o efeito é saturado seja ajustado como limite superior. É preferível que o limite superior do teor de Mo seja 1,0; e o limite superior do teor de W e do teor de V seja 0,5%.

Cu: 0,01% a 1,0%>

[0078] Cu tem o efeito de aumentar a resistência da chapa de aço pela adição de Cu tendo um teor de 0,01% ou mais ao aço. Por outro lado, uma vez que a adição excessiva de Cu leva à deterioração na qualidade de superfície de uma chapa de aço laminada a quente, o limite superior do teor de Cu é ajustado para 1,0%. Portanto, o teor de Cu pode ser 0,01 % a 1,0%.

<Ni: 0,01% a 5,0%>

[0079] Ni tem um efeito de aumentar a capacidade de endurecimento e assim é um elemento útil. Quando o teor de Ni é maior que ou igual a 0,01%, o efeito é obtido com segurança. Por outro lado, uma vez que Ni é um elemento caro, o limite superior do teor de Ni é ajustado para 5,0% no qual o efeito é saturado. Portanto, o teor de Ni pode ser 0,01% a 5,0%. Em adição, uma vez que Ni serve para suprimir a deterioração na qualidade de superfície de uma chapa de aço laminada a quente provocada pelo Cu, é preferível que Ni esteja contido juntamente com Cu.

[0080] Na modalidade, um componente diferente dos componentes descritos acima é Fe. Impurezas inevitáveis que são incorporadas a partir de uma matéria prima dissolvida tal como sucata, um refratário e similares são permitidos como outro componente diferente dos componentes descritos acima.

[0081] Conforme descrito acima, a chapa de aço conforme a modalidade tem a composição química que contém os elementos básicos descritos acima e o saldo consistindo em Fe e as inevitáveis impurezas, ou a composição química que contém os elementos básicos aci

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19/54 ma descritos, pelo menos um elemento selecionado do grupo consistindo dos elementos opcionais descritos acima, e o saldo consistindo em Fe e as inevitáveis impurezas.

cDesvio Padrão dos Diâmetros de Carboneto de Ferro Incluídos na Região desde a Superfície até a posição a 1/4 da Espessura: 0,8 mm ou menos>

[0082] A distribuição de tamanhos de carbonetos de ferro é o fator mais importante na modalidade.

[0083] De acordo com o estudo dos presentes inventores, foi descoberto que o tamanho da deflexão, que é observada em um componente longo conformado usando-se estampagem a quente, dependeu fortemente da variação na dureza de uma porção próxima à superfície da chapa de aço, e a variação na concentração de carbono antes da estampagem a quente. Além disso, foi descoberto que, quando os tamanhos dos carbonetos de ferro foram mais uniformes, a variação na concentração de carbono pode ser reduzida.

[0084] Quanto maior o grau de uniformidade dos tamanhos dos carbonetos de ferro, maior o grau de uniformidade dos comportamentos de dissolução de carbonetos de ferro no processo de aquecimento antes da estampagem a quente. Portanto, a concentração de carbono na fase austenita é mais facilmente tornada uniforme. Como resultado, a variação na dureza é reduzida, e a deflexão de um membro é também suposto ser reduzida.

[0085] A razão entre o tamanho da deflexão e a variação na dureza não é inteiramente clara. Entretanto, presumivelmente, essa relação é considerada ter uma relação com o mecanismo a seguir. Isto é, entre os fatores de controle (grau de superssaturação de carbono, densidade de deslocamento, grau de refino de uma unidade de organização (por exemplo, uma ripa ou um bloco), e um estado de carbonetos de ferro reprecipitados) da dureza da fase martensita produzida

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20/54 por têmpera, particularmente quando há uma variação na densidade de deslocamento de uma porção próxima à superfície de um componente, um estresse residual desuniforme é facilmente induzido no componente. Nesse caso, quando é tentado que um estresse residual desuniforme é liberado após a liberação do componente a partir de um molde de estampagem, ocorre a deflexão.

[0086] A deflexão de um produto conformado que é conformado usando estampagem aquente é definido como segue.

[0087] Isto é, com um método ilustrado esquematicamente nas Figuras 1A e 1B, uma matriz 11 é conformada em uma chapa de aço 12, e a forma de aço 12 é liberada do molde. Então, conforme ilustrado na FIG. 2, a forma de aço 12 é posta de pé na superfície da chapa 21, Quando essa forma de aço 12 é vista na direção da largura (em uma vista lateral), a distância d (mm) a partir de uma linha que conecta ambos os lados da forma de aço 12 na direção longitudinal para o centro da forma de aço 12 na direção longitudinal é definida como uma deflexão da chapa de aço 12.

[0088] Nesse caso, em relação ao tamanho da chapa de aço (matriz) 11 antes da estampagem a quente, a largura W é 170 mm e o comprimento L é 1000 mm. Da chapa de aço 11, é obtida a forma de ao equilateral 12 com uma base tendo um tamanho de aproximadamente 70 mm. Quando a deflexão d é menor que ou igual a 5 mm, é avaliado que a deflexão seja suprimida.

[0089] O produto conformado descrito acima (forma de aço 12) é meramente um exemplo de produto conformado que é preparado para avaliar a deflexão d quando a chapa de aço conforme a modalidade é conformada. A chapa de aço conforme a modalidade pode ser aplicada a várias formas de produtos conformados sob várias condições de estampagem a quente.

[0090] A deflexão de um produto conformado é reduzida quando o

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21/54 comprimento do produto conformado é mais curto que 1000 mm ou quando a largura do produto conformado é maior que 170 mm. Quando a chapa de aço conforme a modalidade é aplicada a tal produto conformado a modalidade é aplicada a tal produto conformado, um efeito de também suprimir a deflexão d do produto conformado pode ser obtido.

[0091] Na modalidade, o desvio padrão dos diâmetros de carbonetos de ferro, que estão contidos em uma região a partir da superfície até uma posição a 1/4 da espessura (posição que está distante a partir da superfície da chapa de aço por 1/4 da espessura na direção através da espessura) da chapa de aço, é controlado para ser menor que ou igual a 0,8 mm. Quando esse desvio padrão é maior que 0,8 mm, a deflexão d de um produto conformado é maior que 5 mm, e é determinado que a deflexão não é tolerável.

[0092] A distribuição de tamanho de carbonetos de ferro é medida como segue.

[0093] Isto é, inicialmente uma seção paralela à direção de laminação da chapa de aço (seção que inclui a direção através da espessura) é polida e é tratada adequadamente com um ácido forte usado para gravar “etchant” que emerge do carboneto (por exemplo, um ácido Pícrico em etanol “etchant picral”). Então, usando-se um microscópio de varredura eletrônica, faixa de seção a partir da superfície até uma posição a 1/4 da espessura da chapa de aço é observada continuamente a uma ampliação de 5000 vezes. O campo microscópico é ampliado até o número de carbonetos de ferro medido ser pelo menos 600. Como o tamanho (diâmetro) de um carboneto de ferro, é usado o tamanho médio do lado mais longo e do lado mais curto do carboneto de ferro. Com base nos dados de tamanho obtidos dos carbonetos de ferro, o desvio padrão é calculado. Para calcular o desvio padrão, um software estatístico disponibilizado comercialmente pode ser usado.

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Com tal método de medição, são medidos carbonetos de ferro tendo um tamanho de aproximadamente 0,1 mm ou maior. Consequentemente, o tamanho médio de carbonetos de ferro pode ser maior que ou igual a 0,5 mm ou maior que ou igual a 1 mm. Quando o desvio padrão de diâmetros de carbonetos de ferro é menor que ou igual a 0,8 mm, o tamanho médio de carbonetos de ferro não é particularmente limitado, mas pode ser, por exemplo, menor que ou igual a 5 mm ou menor que ou igual a 3 mm.

[0094] A espessura (espessura do revestimento) de uma camada de revestimento de Al, e de uma camada de liga Zn-Fe não tem efeito na deflexão de um componente após a estampagem a quente. Entretanto, quando essas espessuras são excessivamente grandes, há a preocupação de que elas possam ter um efeito na capacidade de conformação. Conforme descrito abaixo nos Exemplos, quando a espessura de uma camada de revestimento de Al é maior que 50 mm, ocorre esfolamento; quando a espessura de uma camada de revestimento de Zn é maior que 30 mm, o Zn frequentemente adere ao molde e quando a espessura da camada de liga de Zn é maior que 45 mm, são observadas fraturas em muitas porções da camada de liga. Dessa forma, quando a espessura de cada camada é excessivamente grande, a produtividade deteriora. Portanto, em relação à espessura dessas camadas, a espessura de uma camada de revestimento de Al pode ser limitada a menor que ou igual a 50 mm, a espessura de uma camada de liga de Zn pode ser limitada a ser menor que ou igual a 30 mm, e a espessura de uma camada de liga Zn-Fe pode ser limitada a ser menor que ou igual a 45 mm.

[0095] Quando essas camadas são finas, não há problemas em relação à capacidade de conformação. Entretanto. Do ponto de vista de resistência à corrosão que é o propósito da formação dessas camadas, o limite inferior da espessura de cada camada pode ser ajus

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23/54 tado como segue. Isto é, a espessura de uma camada de revestimento de Al é preferivelmente maior que ou igual a 10 mm. Em adição, a espessura da camada de revestimento de Zn é preferivelmente maior que ou igual a 5 mm e mais preferivelmente maior que ou igual a 10 mm. A espessura de uma camada de liga de Zn-Fe é preferivelmente maior que ou igual a 10 mm e mais preferivelmente maior que ou igual a 15 mm.

[0096] Na chapa de aço tendo uma superfície na qual uma camada de revestimento de Al, uma camada de revestimento de Zn e uma camada de revestimento de uma liga Zn-Fe é formada, “superfície” é definido como segue.

[0097] Inicialmente, uma camada de revestimento de Al da chapa de aço conforme a modalidade inclui duas camadas de uma camada externa que contém Al como principal componente e uma camada interna (camada lateral da chapa de aço) que é considerada ser formada pela reação de Al e Fe. A fronteira entre essa camada interna e a chapa de aço (chapa de aço revestida) é definida como a superfície da chapa de aço.

[0098] A seguir, uma camada de revestimento de Zn da chapa de aço conforme a modalidade inclui duas camadas de uma camada externa que contém Zn como componente principal e uma camada interna (camada lateral da chapa de aço) que é formada pela reação de Fe e uma pequena quantidade de Al adicionada ao banho de Zn. A fronteira entre essa camada interna e a chapa de aço (chapa de aço revestida) é definida como a superfície da chapa de aço.

[0099] Em adição, uma camada de liga Zn-Fe da chapa de aço conforme a modalidade inclui múltiplas camadas de liga que contêm Zn e Fe. A fronteira entre a camada lateral mais interna (camada lateral da chapa de aço) entre essas múltiplas camadas de liga e a chapa de aço (chapa de aço revestida) é definida como a superfície da chapa

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24/54 de aço.

[00100] Finalmente será descrito um método de produção de uma chapa de aço para um membro de estampagem a quente conforme uma modalidade da presente invenção.

[00101] No método de produção da chapa de aço conforme a modalidade, a produção do aço, o lingotamento, a laminação a quente, e a laminação a frio são executados com um método comum, obtendo assim uma chapa de aço laminada a frio. No processo de produção do aço, componentes químicos do aço são controlados de modo a satisfazerem a composição química conforme a modalidade descrita acima, e o aço obtido é usado como placa para lingotamento contínuo. A laminação a quente da placa obtida (aço) inicia, por exemplo, a uma temperatura de aquecimento de 1300°C ou menos (por exemplo, 1000°C a 1300°C) e termina em torno de 900°C (por e xemplo, 850°C a 950°C). A temperatura de bobinamento pode ser ajustada para cerca de 600°C (por exemplo, 450°C a 800°C). A redução da laminação a quente pode ser ajustada para 60% a 90%. A chapa de aço laminada a quente (aço) obtida após o bobinamento é laminada a frio através de um processo de decapagem. A redução da laminação a frio pode ser ajustada para 30% a 90%. O recozimento para recristalização da chapa de aço laminada a frio produzida conforme acima é extremamente importante. Usando-se equipamento de recozimento continuo, a temperatura da chapa (temperatura da chapa) a partir de 300°C até uma temperatura máxima S (°C) satisfaz a Expressão (1) a seguir e de forma que a temperatura máxima S seja 730°C a 820°C.

0,2 < d/dt (DT/Dt) < 0 (Expressão 1) [00102] Nessa Expressão, T representa a temperatura da chapa de aço (°C), t representa o tempo (segundos), DT/Dt representa a mudança (°C) na temperatura da chapa de aço por um tempo Dt (segundos) durante o aquecimento do processo de recozimento de recristalização,

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25/54 e d/dt (ΔΤ/Dt) representa a mudança (°C/s²) na taxa de aumento da temperatura da chapa de aço de 500°C até a temperatura máxima S. Um critério baseado no qual t é 0 (zero) não é particularmente limitado e, por exemplo, pode ser um tempo quando um tempo de início de aquecimento do processo de recozimento de recristalização ou um tempo quando a temperatura alcança 300Ό devido ao aquecimento do processo de recozimento de recristalização.

[00103] Essas condições são determinadas com base nos resultados das experiências descritas abaixo nos Exemplos.

[00104] A temperatura da chapa de aço durante o recozimento é medida usando-se um termômetro de radiação fornecido em um equipamento de recozimento anteriormente ou um par termelétrico fornecido na chapa de aço. A história da temperatura de juma chapa de aço obtida conforme acima e expressa por uma função quadrática de tempo, e um segundo coeficiente diferencial dessa função quadrática é determinado como d/dt (ΔΤ/Dt). A função quadrática é obtida com um método no qual a temperatura da chapa de aço é lida em um curto intervalo de tempo (10 segundos ou menos, ou preferivelmente 5 segundos ou menos) a partir da historia de temperatura descrita acima para preparar um ajuste de dados (t,T); é gerado um gráfico desses ajuste de dados usando-se (novamente) um software de planilha eletrônica disponibilizado comercialmente; e esse gráfico é aproximado por um polinômio do segundo grau..

[00105] Quando a chapa de aço laminada a frio é recozida para recristalização sob essas condições, é obtida uma chapa de aço na qual o desvio padrão dos diâmetros dos carbonetos de ferro que estão contidos em uma região a partir da superfície até uma posição a 1/4 da espessura da chapa de aço seja menor que ou igual a 0,8 mm. Entretanto, a razão para isso não é clara. Por exemplo, em um processo de recozimento no qual a taxa de aumento da temperatura de uma chapa

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26/54 de aço é reduzida gradativamente, é suposto que o progresso da recristalização e a dissolução dos carbonetos de ferro iniciais são bem equilibrados, e assim a uniformidade de uma distribuição de carbonetos de ferro na chapa de aço recozida é aumentada.

[00106] As condições de aquecimento a partir da temperatura ambiente até 300°C não são particularmente limitadas.

[00107] Após a temperatura da chapa de aço alcançar a temperatura S, a chapa de aço pode ser mantida à temperatura S por um curto período de tempo ou pode prosseguir para o processo de arrefecimento imediatamente. Quando a chapa de aço é mantida a uma temperatura S, o tempo de retenção é preferivelmente menor que ou igual a 180 segundos, e mais preferivelmente mentor que ou igual a 120 segundos do ponto de vista de suprimir o embrutecimento dos grãos.

[00108] A taxa de arrefecimento a partir da temperatura S não é particularmente limitada, mas é preferível que um arrefecimento rápido no qual a taxa média de arrefecimento seja maior que ou igual a 30°C/s seja evitada. A maioria das chapas de aço pa ra estampagem a quente são fornecidas para estampagem a quente após serem aparadas em uma forma predeterminada. Portanto, quando o arrefecimento rápido é executado após o recozimento, a carga de aparamento aumenta e assim há a preocupação de que a eficiência da produção possa diminuir.

[00109] A chapa de aço pode ser resfriada até a temperatura ambiente após o recozimento, ou pode ser mergulhado em um banho de Al fundido enquanto é resfriado para formar uma camada de revestimento de Al na superfície da chapa de aço.

[00110] O banho de Al fundido pode conter 0,1% a 20% de Si.

[00111] O Si contido na camada de revestimento de Al tem um efeito na reação de Al e Fe que é provocado antes da estampagem a quente e durante o aquecimento. Uma reação excessiva pode prejudi

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27/54 car a capacidade de conformação por prensagem da camada de revestimento. Por outro lado, uma supressão excessiva da reação pode levar à aderência do Al no molde de prensagem. Para evitar tais problemas, o teor de Si na camada de revestimento de Al é preferivelmente 1% a 15%, e mais preferivelmente 3% a 12%.

[00112] Em adição, durante o arrefecimento e após o recozimento, a chapa de aço pode ser mergulhada em um banho de Zn fundido para formar uma camada de revestimento de Zn na superfície da chapa de aço.

[00113] Além disso, a chapa de aço pode ser mergulhada e um banho de Zn fundido para formar uma camada de revestimento de Zn na superfície da chapa de aço, e a chapa de aço na qual a camada de revestimento de Zn é formada pode ser aquecida até 600°C ou menos para formar uma camada de liga Zn-Fe na superfície da chapa de aço. O limite inferior da temperatura de ligação não é particularmente limitado, e pode ser, por exemplo, 450°C.

[00114] O banho de Zn fundido pode conter 0,01% a 3% de Al.

[00115] Al no banho de Zn fundido tem um forte feito em uma reação de Zn e Fe. Quando a camada de revestimento de Zn é formada, a interdifusão entre Zn e Fe pode ser suprimida devido à interferência de uma camada de reação de Fe e Al. Por outro lado, quando uma camada de liga Zn-Fe é formada, Al pode ser usado para controlar a camada almejada para ser uma camada principal entre camadas múltiplas tendo diferentes propriedades tais como capacidade de trabalho e adesão com o aço.

[00116] Esses efeitos podem ser desenvolvidos quando o banho de Zn fundido contiver 0,01% a 3% de Al. A concentração de Al pode ser selecionada pelo produtor de acordo com a capacidade do equipamento de produção e o propósito.

[00117] Como na modalidade descrita acima, nessa modalidade as

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28/54 espessuras (espessuras de revestimento) de uma camada de revestimento de Al. de uma camada de Zn, e de uma camada de liga Zn-Fe podem ser controladas para serem menores que ou igual a uma espessura predeterminada. Isto é, é preferível que a espessura do revestimento de uma camada de revestimento de Al seja menor que ou igual a 50 mm; a espessura do revestimento de uma camada de revestimento de Zn seja menor que ou igual a 30 mm; e a espessura do revestimento de uma camada de liga Zn-Fe seja menor que ou igual a 45 mm.

[00118] A chapa de aço para um membro de estampagem a quente conforme a invenção tem os efeitos da invenção independente da espessura da chapa e da resistência após a estampagem, a quente. Entretanto, é preferível que a chapa de aço seja manuseada como uma tira de aço a partir do ponto de vista de garantir a alta produtividade nos respectivos processos, de laminação a quente, laminação a frio, recozimento e revestimento (formando uma camada de revestimento). Consequentemente, a espessura de chapa preferível da chapa de aço almejada é aproximadamente 0,5 mm a 3,5 mm. Em adição, para também reduzir o peso de um membro através de alto reforço, a resistência preferível da chapa de aço almejada após a estampagem é de aproximadamente 1200 MPa a 2000 MPa em termos e de resistência à tração.

[00119] Doravante serão descritos os efeitos da invenção com base em exemplos.

EXEMPLO 1 [00120] As peças de aço (aços) tendo componentes químicos conforme mostrado na Tabela 1 foram obtidas através de produção de aço e lingotamento. Esses aços foram submetidos à laminação a quente, na qual o aquecimento foi executado a 1250°C e a te mperatura de acabamento foi 910°C, e foram bobinadas a uma tempe ratura de bobi

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29/54 namento de 620°C. Como resultado, chapas de aço lam inadas a quente tendo uma espessura de 3,2 mm foram obtidas. Essas chapas de aço laminadas a quente foram decapadas e foram laminadas a quente. Essas chapas de aço laminadas a quente foram decapadas e laminadas a frio. Como resultado, foram obtidas chapas de aço laminadas a frio tendo uma espessura de 1,6 mm.

[00121] As chapas de aço laminadas a frio descritas acima foram recozidas para recristalização sob as condições mostradas na Tabela 2 para obter chapas de aço para estampagem a quente.

[00122] Sob a condição x, uma chapa de aço laminada a frio foi aquecida de 300°C a 60°C a uma taxa de aquecimento constante de 10°C/s e então foi aquecida até 800°C a uma taxa de aquecimento constante de 10 °C/s e então foi aquecido até 800°C a uma taxa de aquecimento constante de 2°C/s. Nesse caso, em amba s as faixas de temperaturas de 300°C a 600°C e de 600 a 800°C, as mudanças d/dt (DT/Dt) na taxa de aumento da temperatura de uma chapa de aço foram 0 (zero), respectivamente. Sob as outras condições, em uma faixa de 300°C até a temperatura S, a chapa de aço laminada a frio foi aquecida de forma que a mudança d/dt (DT/Dt) na taxa de aumento da temperatura da chapa de aço foi constante. Um método para obter essa d/dt (DT/Dt) será descrito em detalhes no Exemplo 3.

[00123] Uma amostra foi coletada da chapa de aço para estampagem a quente, uma seção paralela à direção de laminação da amostra foi polida, e a microestrutura da seção foi feita emergir usando-se um “etchant picral”. Então, usando-se um microscópio de varredura eletrônica, a região a partir da superfície da chapa de aço laminada a frio (amostra) até uma posição distante 0,4 mm da superfície da chapa de aço na direção da espessura (posição a 1/4 da espessura da chapa de aço) foi observada a uma ampliação de 5000 vezes para medir os tamanhos dos carboneto de ferro. Essa observação foi executada até o

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30/54 número de carbonetos de ferro medidos ser maior que ou igual a 600. Então os dados medidos foram processados para se obter o desvio padrão.

[00124] Enquanto isso, uma matriz tendo um tamanho de 170 mm x1000 mm foi preparada a partir da chapa de aço descrita acima. Essa matriz foi formada por estampagem a quente na forma de aço equilateral cm uma base tendo um tamanho de aproximadamente 70 mm. A deflexão d (mm) da amostra foi medida com o método ilustrado na FIG. 2.

[00125] As condições de aquecimento antes da estampagem a quente foram uma temperatura de 900°C e tempos de retenção de 1 minuto e 10 minutos.

[00126] Em adição, uma matriz 32 tendo um tamanho de 210 mm x300 mm foi preparada a partir da chapa de aço laminada a frio descrita acima. Usando-se um molde superior 31a e um molde inferior 31b de uma placa de estampagem ilustrada na FIG. 3, a matriz 32 foi estampada a quente sob as mesmas condições de conformação (exceto a forma) como aquelas da forma de aço 12 para obter um material para medição da resistência à tração. Desse material, foram coletados dois corpos de prova de tração da JIS 5. Para coletar os corpos de prova, foi executada usinagem por descarga elétrica. Um teste de tração foi executado nos corpos de prova obtidos para obter a resistência à tração sb (valor médio das duas peças).

[00127] Na tabela 3, são mostrados símbolos de aço, condições de recozimento. A mudança d/dt (DT/Dt) na taxa de aumento da temperatura de uma chapa de aço de 300°C até uma temperatu ra máxima S (°C), o valor médio e o desvio padrão dos tamanhos dos carbonetos de ferro sb (valor médio das duas pelas), e a deflexão d.

[00128] Nas chapas de aço (n^os 1 a 8, 10, 11, 13, e 15 a 25) obtidas por recozimento sob as condições de recozimento i, iii, iv, vi, viii, e ix

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31/54 que satisfazem as condições da invenção, uma resistência à tração de aproximadamente 1200 MPa a 1500 MPa foi obtida, e uma pequena deflexão tendo um tamanho de 5 mm ou menos foi observada. Por outro lado, nas chapas de aço (n^os 9, 12, 14, 26, e 27) obtida por recozimento, sob condições de recozimento que não satisfazem as condições da invenção, uma deflexão tendo um tamanho de mais de 5 mm foi observada..

[00129] Conforme ilustrado na FIG. 4 (condições de aquecimento antes da estampagem a quente de 900°C e um tempo de retenção de 1 minuto) e a FIG. 5 (condições de aquecimento antes da estampagem a quente de 900°C e um tempo de retenção de 10 minutos), foi óbvio que os resultados acima dependeram fortemente do desvio padrão dos tamanhos dos carbonetos de ferro que estavam contidos em um região a partir da superfície até uma posição a 1/4 da espessura de uma chapa de aço antes da estampagem a quente; e quando o desvio padrão dos amanhos dos carbonetos de ferro que estavam contidos em uma região a partir de uma superfície até a posição a 1/4 da espessura da chapa de aço antes da estampagem a quente foi menor que ou igual a 8 mm (n^os 1 a 8, 10, 11, 13, e 15 a 25; indicados por círculos abertos), pode ser obtido um membro longo de estampagem a quente tendo uma deflexão menor.

[00130] Por outro lado, ficou óbvio que, quando o desvio padrão foi maior que 8 mm (n^os 9, 12, 14, 26, e 27; indicados por círculos sólidos ou triângulos sólidos) a deflexão d foi maior que 8 mm que foi intolerável.

[00131] Em adição, ficou óbvio que, para obter uma chapa de aço na qual o desvio padrão dos tamanhos dos carbonetos de ferro que estavam contidos em uma região a partir da superfície até uma posição a 1/4 da espessura de uma chapa de aço antes da estampagem a quente foi menor que ou igual a 0,8 mm, o recozimento de recristaliza

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32/54 ção foi preferivelmente executado sob condições nas quais a mudança d/dt (DT/Dt) em uma taxa de aumento da temperatura da chapa de aço desde 300°C até uma temperatura máxima S (°C) satis fizeram uma expressão de -0,2 < d/dt (DT/Dt) < 0; e a temperatura máxima S foi 72°C a 820°C, como indicado por círculos abertos na FIG. 6. Quando d/dt (DT/Dt) foi menor que -0,2, ou maior que ou igual a 0, ou quando S é menor que 720°C ou maior que 820°C, conforme indi cado pelos círculos sólidos e pelos triângulos sólidos no mesmo desenho, e desvio padrão dos tamanhos dos carbonetos de ferro foi maior que 0,8 mm.

TABELA 1

Símbolo do aço	Componentes químicos (% em massa)
C	Si	Mn	P	S	Al	N	Outros
a	0,25	0,3	1,3	0,02	0,002	0,03	0,004	Ti: 0,03, B: 0,003
b	0,22	0,3	1,2	0,02	0,002	0,03	0,003
c	0,21	0,3	1,4	0,02	0,002	0,03	0,002	B: 0,004
d	0,20	0,2	1,2	0,02	0,002	0,03	0,004	Cr: 0,2, Ti: 0,02, B: 0,002
e	0,18	0,2	1,3	0,02	0,002	0,03	0,003	Cr: 1,4, Ti: 0,02, B: 0,002
f	0,15	0,3	1,1	0,02	0,002	0,03	0,003	Cr: 0,1, B: 0,004
g	0,12	0,2	1,3	0,02	0,002	0,03	0,003	Ti: 0,03, Nb: 0,01, B: 0,003
h	0,10	0,1	1,0	0,02	0,002	0,03	0,003	Cr: 0,2, Ti: 0,02, B: 0,003
i	0,23	0,1	0,6	0,02	0,002	0,03	0,003	Cr: 0,2, Ti: 0,02, B: 0,002
j	0,26	0,1	0,3	0,02	0,002	0,03	0,003	Cr: 0,2, Ti: 0,02, B: 0,002

TABELA 2

Condição n°	d/dt (DT/Dt) (°C/s²)	Temperatura S (°C)	Condições de arrefecimento
i	-0,05	800	Não retido. Arrefecimento até 670°C a uma taxa média de arrefecimento de 6°C/s,	Exemplo

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Condição n°	d/dt (DT/Dt) (°C/s²)	Temperatura S (°C)	Condições de arrefecimento
			Mantido a 670°C por 10 segundos, arrefecimento a ar até a temperatura ambiente
ii	-0,05	710	O mesmo que acima	Exemplo comparativo
iii	-0,05	720	O mesmo que acima	Exemplo
iv	-0,1	820	O mesmo que acima	Exemplo
v	-0,1	830	O mesmo que acima	Exemplo comparativo
vi	-0,2	800	O mesmo que acima	Exemplo
vii	-0,21	800	O mesmo que acima	Exemplo comparativo
viii	-0,005	800	O mesmo que acima	Exemplo
ix	-0,02	800	Retido a 800°C por 10 segundos, arrefecimento a ar até a temperatura ambiente	Exemplo
x	0	800	O mesmo que acima	Exemplo comparativo
xi	0,1	725	Retido a 725°C por 10 segundos, arrefecimento a ar até a temperatura ambiente	Exemplo comparativo

[00132] Itens sublinhados representam itens fora da faixa da invenção.

[00133] Na condição número x, a taxa de aquecimento de 300°C s

600°C é constante a 10°C/s, e a taxa de aquecimento de 600°C a 800°C foi constante a 2°C/s.

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TABELA

N°	Símbolo do aço	Condições de recozimento	d/dt (DT/Dt) (°C/s²)	Valor médio (gm) dos tamanhos dos carbonetos de ferro	Desvio padrão (gm) dos tamanhos dos carbonetos de ferro	Condições de aquecimento antes da estampagem a quente
Mantido a 900°C por 1 minuto	Mantido a 900°C por 10 minutos
SB (MPa)	d (mm)	SB (MPa)	d (mm)
1	a	i	-0,05	1,3	0,51	1506	2,4	1508	2,2	Exemplo
2	b	i	-0,05	1,2	0,44	1500	2,0	1505	2,0	Exemplo
3	c	i	-0,05	1,2	0,63	1493	2,7	1497	2,8	Exemplo
4	d	i	-0,05	1,2	0,57	1491	2,6	1493	2,5	Exemplo
5	e	i	-0,05	1,4	0,50	1502	2,7	1505	2,2	Exemplo
6	f	i	-0,05	1,1	0,49	1419	2,3	1425	2,0	Exemplo
7	g	i	-0,05	1,0	0,46	1306	1,6	1310	1,8	Exemplo
8	h	i	-0,05	1,5	0,79	1200	3,8	1203	3,4	Exemplo
9	a	ii	-0,05	1,9	0,92	1476	9,1	1502	9,9	Exemplo
10	a	iii	-0,05	1,3	0,52	1505	2,8	1505	2,6	Exemplo
11	a	iv	-0,1	1,2	0,53	1496	3,6	1499	3,8	Exemplo
12	a	v	-0,1	1,8	1,01	1501	13,1	1504	12,2,0	Exemplo comparativo
13	a	vi	-0,2	1,4	0,40	1504	3,8	1508	4,0	Exemplo
14	a	vii	-0,21	1,7	0,89	1499	9,0	1504	8,8	Exemplo comparativo
15	a	viii	-0,005	1,6	0,60	1502	3,3	1510	3,2	Exemplo
16	a	ix	-0,02	1,6	0,58	1509	2,6	1516	2,6	Exemplo

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N°	Símbolo do aço	Condições de recozimento	d/dt (DT/Dt) (°C/s²)	Valor médio (gm) dos tamanhos dos carbonetos de ferro	Desvio padrão (gm) dos tamanhos dos carbonetos de ferro	Condições de aquecimento antes da estampagem a quente
Mantido a 900°C por 1 minuto	Mantido a 900°C por 10 minutos
OB (MPa)	d (mm)	SB (MPa)	d (mm)
17	b	ix	-0,02	1,5	0,60	1508	4,5	1512	4,4	Exemplo
18	c	ix	-0,02	1,2	0,39	1502	3,0	1509	3,6	Exemplo
19	d	ix	-0,02	1,3	0,33	1504	3,9	1506	3,6	Exemplo
20	e	ix	-0,02	1,2	0,29	1499	3,3	1500	3,0	Exemplo
21	f	ix	-0,02	1,7	0,52	1491	4,1	1496	4,2	Exemplo
22	g	ix	-0,02	1,6	0,42	1290	1,7	1292	1,2	Exemplo
23	h	ix	-0,02	1,5	0,37	1209	1,4	1209	1,0	Exemplo
24	i	i	-0,05	1,3	0,41	1500	3,0	1501	3,1	Exemplo
25	j	i	-0,05	1,3	0,39	1508	2,7	1511	2,9	Exemplo
26	a	x	0	1,4	0,85	1489	9,8	1503	9,0	Exemplo comparativo
27	a	xi	01	2,0	0,90	1490	10,8	1496	10,0,2	Exemplo comparativo

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36/54 [00134] Itens sublinhados representam itens fora da faixa da invenção.

EXEMPLO 2 [00135] As peças de aço (aços) tendo componentes químicos conforme mostrado na Tabela 4 foram obtidos através da produção e do lingotamento. Esses aços foram tratados sob as mesmas condições que aquelas do Exemplo 1 para obter chapas de aço laminadas a quente tendo uma espessura de 3,0 mm. Essas chapas de aço laminadas a quente foram decapadas e foram laminadas a frio. Como resultado, foram obtidas chapas de aço laminadas a frio tendo uma espessura de 1,2 mm.

[00136] Essas chapas de aço laminadas a frio foram recozidas para recristalização sob as condições i, vii, e ix mostradas na Tabela 2 para obter chapas de aço para estampagem a quente.

[00137] Os tamanhos dos carbonetos de ferro que estavam contidos em uma região a partir da superfície da chapa de aço laminada a frio obtida até uma posição que estava distante da superfície da chapa de aço por 0,3 mm na direção da espessura (uma posição a 1/4 da espessura da chapa de aço) foram medidos, e foi obtido o desvio padrão dos tamanhos de carbonetos de ferro. Em adição, as chapas de aço laminadas a frio assim obtidas foram estampadas a quente sob ambas as condições de aquecimento de ser retido a 900°C por 1 minuto e por 5 minutos para obter formas de aço. Além disso, medindo-se a deflexão d de cada forma de aço com o mesmo método do Exemplo 1, peças de teste de tração foram coletados da forma de aço para obter a resistência à tração sb.

[00138] Os resultados dos mesmos estão mostrados na Tabela 5.

[00139] Nas chapas de aço para estampagem a quente obtida pelo recozimento de recristalização sob condições de recozimento I e ix que satisfizeram as condições da invenção, mesmo quando uma cha

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37/54 pa de aço contém componentes químicos ais como Mo, W, V, Cu, e Ni, o desvio padrão dos tamanhos dos carbonetos de ferro a partir da superfície até uma posição a 1/4 da espessura da chapa de aço foi menor que ou igual a 0,8 mm. Além disso, nesse caso, ficou óbvio que a deflexão de um componente longo (forma de aço) foi menor que ou igual a 5 mm independentemente das condições de aquecimento (tempo de retenção a 900°C) antes da estampagem a q uente, e um membro de estampagem a quente superior foi obtido.

[00140] Por outro lado, nas chapas de aço obtidas pelo recozimento de recristalização sob as condições de recozimento vii que não satisfizeram as condições da invenção, o desvio padrão dos tamanhos dos carbonetos de ferro a partir da superfície até uma posição a 1/4 da espessura da chapa de aço foi maior que 0,8 mm. Nesse caso, ficou óbvio que a deflexão de um membro de estampagem a quente foi maior que 5 mm independentemente das condições de aquecimento (tempo de retenção a 900C) antes da estampagem a quente, e tal chapa de aço teve baixa capacidade de conformação na estampagem a quente.

TABELA 4

Símbolo do aço	Componentes químicos (% em massa)
C	Si	Mn	P	S	Al	N	Outros
2a	0,35	0,4	1,0	0,02	0,004	0,03	0,004	Cr: 0,2, Ti: 0,01, B: 0,002, Cu: 0,1, Ni: 0,1
2b	0,31	0,5	1,3	0,02	0,004	0,03	0,004	Cr: 0,5, Ti: 0,02, B: 0,004, Nb: 0,02, Mo: 0,2
2c	0,28	0,9	1,7	0,02	0,004	0,03	0,004	W: 0,2, Ni: 2,0
2d	0,25	0,8	1,8	0,02	0,004	0,03	0,004	Ti: 0,03, B: 0,003, Mo: 0,2, Ni: 1,0
2e	0,22	0,6	1,6	0,02	0,004	0,03	0,003	Mo: 0,1, W: 0,5, V: 0,5
2f	0,21	0,4	1,4	0,02	0,004	0,03	0,002	B: 0,005, Mo: 0,1, V: 0,5
2g	0,20	0,3	1,3	0,02	0,004	0,03	0,004	Cr: 0,2, Tr: 0,02,

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Símbolo do aço	Componentes químicos (% em massa)
C	Si	Mn	P	S	Al	N	Outros
								Mo: 0,2, W: 0,4
2h	0,18	0,3	1,3	0,02	0,004	0,03	0,003	Cr: 1,4, Ti: 0,02, B: 0,0022, Mo: 0,1, V: 0,2

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TABELA 5

N°	Símbolo do aço	Condições de recozimento	Valor médio (pm) dos tamanhos dos carbonetos de ferro	Desvio padrão (pm) dos tamanhos dos carbonetos de ferro	Condições de acabamento antes da estampagem a quente
Retido a 900°C por 1 minuto	Retido a 900°C por 5 minutos
oB (MPa)	d (mm)	oB (MPa)	d (mm)
28	2a	i	1,8	0,38	1794	3,4	1795	3,3	Exemplo
29	2a	vii	2,2	0,84	1785	9,9	1792	9,6	Exemplo comparativo
30	2a	ix	1,9	0,49	1794	2,8	1800	2,9	Exemplo
31	2b	i	1,7	0,26	1698	4,8	1703	4,8	Exemplo
32	2b	vii	2,4	1,07	1691	9,3	1697	9,0	Exemplo
33	2b	ix	1,7	0,27	1708	3,5	1710	3,4	Exemplo
34	2c	i	1,9	0,45	1596	4,5	1598	4,7	Exemplo
35	2c	vii	2,5	1,03	1580	10,3	1592	10,1	Exemplo comparativo
36	2c	ix	2,0	0,62	1590	4,2	1590	4,1	Exemplo
37	2d	i	1,6	0,29	1490	2,1	1493	1,8	Exemplo
38	2d	vii	2,4	1,26	1492	9,6	1504	9,7	Exemplo comparativo
39	2d	ix	1,9	0,50	1496	4,5	1497	4,4	Exemplo
40	2e	i	2,2	0,79	1492	3,6	1492	3,5	Exemplo
41	2e	vii	2,3	0,93	1491	12,2	1502	12,0	Exemplo comparativo
42	2e	ix	1,8	0,30	1510	4,3	1516	4,6	Exemplo

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N°	Símbolo do aço	Condições de recozimento	Valor médio (mm) dos tamanhos dos carbonetos de ferro	Desvio padrão (mm) dos tamanhos dos carbonetos de ferro	Condições de acabamento antes da estampagem a quente
Retido a 900°C por 1 minuto	Retido a 900°C por 5 minutos
oB (MPa)	d (mm)	oB (MPa)	d (mm)
43	2f	i	1,8	0,22	1503	3,3	1507	3,2	Exemplo
44	2f	vii	2,6	1,16	1506	9,5	1515	9,5	Exemplo comparativo
45	2f	ix	2,2	0,19	1520	4,4	1521	4,6	Exemplo
46	2g	i	1,8	0,74	1490	4,2	1496	4,6	Exemplo
47	2g	vii	2,4	1,03	1493	14,2	1508	14,0	Exemplo comparativo
48	2g	ix	1,7	0,53	1528	4,1	1528	4,1	Exemple
49	2h	i	1,6	0,44	1503	2,9	1508	3,0	Exemplo
50	2h	vii	2,0	0,83	1513	7.2	1514	7.4	Exemplo
51	2h	ix	1,8	0,65	1520	4,2	1524	4,2	Exemplo comparativo

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41/54 [00141] Itens sublinhados representam itens fora da faixa da invenção.

EXEMPLO 3 [00142] As peças de aço (aços) tendo componentes químicos conforme mostrado na Tabela 6 foram obtidas através da produção de aço e lingotamento. Esses aços foram tratados sob as mesmas condições que aquelas do Exemplo 1 para obter chapas de aço laminadas a quente tendo uma espessura de 2,5 mm. Essas chapas de aço laminadas a quente foram decapadas e foram laminadas a frio. Como resultado, foram obtidas chapas de aço laminadas a frio tendo uma espessura de 1,2 mm.

[00143] Essas chapas de aço laminadas a frio foram aquecidas até 800°C conforme a história de temperaturas ilustrada na FIG. 7, foram resfriadas imediatamente a uma taxa de arrefecimento de 6,5 °C/s, e foram mergulhadas em um banho de Al fundido (contendo 10% de Si e as inevitáveis impurezas) a 670°C. Então, as chapas de aço laminadas a frio foram retiradas do banho de Al fundido após 5 segundos. A quantidade de depósito da camada de revestimento foi ajustada usando-se um limpador de gás, seguido por arrefecimento a ar até a temperatura ambiente.

[00144] Quando a temperatura da chapa de aço e o tempo após o início do recozimento (tempo passado após o início do aquecimento) são representados por T (°C) e t (segundos), respectivamente, dados em relação a T e t podem ser lidos a partir da história de temperaturas da FIG. 7 como mostrado abaixo na Tabela 7. Desses dados de leitura, foi gerado um gráfico usando um software de planilha Excel (produzido pela Microsoft Corporation), e esse gráfico foi aproximado por um polinômio do segundo grau. Como resultado, foi obtida uma Expressão de aproximação ilustrada na FIG. 7 (T= 0,0374*t²+10,302xt+79,949). Arredondando-se cada coeficiente dessa

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42/54 expressão de aproximação, a relação entre T e t pode ser definida como T=-0,037t²+10,3t+80. Portanto, d/dt (DT/Dt) foi -0,074.

[00145] Em adição, conforme ilustrado na FIG. 7, o coeficiente de determinação R² da expressão de aproximação obtida foi 0,999. Como esse exemplo, d/dt (DT/Dt) usado na invenção pode ser um valor que é duas vezes o coeficiente de t² (coeficiente de uma variável do segundo grau) quando a temperatura é lida a um intervalo de tempo (onde maior que 0 segundos) de 10 segundos ou menos ou 5 segundos ou menos a partir de uma história de temperaturas durante o aquecimento do processo de recozimento de recristalização e então uma curva de aproximação (curva de aproximação polinomial do segundo grau) é determinada de forma que o coeficiente de determinação R² seja maior que ou igual a 0,99.

[00146] Na chapa de aço obtida, tamanhos de carbonetos de ferro que estavam contidos em, uma região a partir de uma fronteira entre uma camada interna (camada de reação de Al e Fe) de uma camada de revestimento de Al e a chapa de aço até uma posição que é 0,3 mm distante da fronteira na direção através da espessura foram medidos, e o desvio padrão dos tamanhos dos carbonetos de ferro foi obtido. Durante a medição dos carbonetos de ferro, a espessura (espessura total de duas camadas) da camada de revestimento de Al foi medida. Além disso, com o mesmo método do Exemplo 1, a chapa de aço foi estampada a quente em uma forma de aço e uma chapa para medir a deflexão d e a resistência à tração sb. Nesse caso, as condições de aquecimento antes da estampagem a quente foram sendo mantidas a 900°C por 1 minuto.

[00147] Os resultados estão mostrados na Tabela 8.

[00148] Em todos os exemplos (N^os 52 a 71), foi obtido um membro de estampagem a quente tendo um tamanho de deflexão de 5 mm ou menos. Entretanto, os exemplos n^os 56, 61, 66, e 71 nos quais a es

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43/54 pessura da camada de revestimento de Al foi maior que 50 mm, o esfolamento foi altamente frequentemente observado em uma região de forma de aço a partir de uma porção de canto até a porção final. Em exemplos nos quais a espessura da camada de revestimento de Al foi menor que ou igual a 50 mm, o esfolamento não foi observado. Consequentemente, quando a camada de revestimento de Al é formada na superfície da chapa de aço, o limite superior da espessura da camada de revestimento de Al é preferivelmente menor que ou igual a 50 mm do ponto de vista de qualidade de revestimento. Na Tabela 8, quanto à qualidade da camada de revestimento de Al, exemplos nos quais o esfolamento não foi observado na camada de revestimento de Al foram avaliadas como “A”, e exemplos nos quais o esfolamento foi observado na camada de revestimento de Al foram avaliados como “B”.

TABELA 6

Símbolo do aço	Com	ponentes químicos (% em massa)
C	Si	Mn	P	S	Al	N	Outros
3a	0,34	0,09	1,8	0,02	0,004	0,04	0,002	Cr: 0,2, Mo: 0,2, Cu: 0,1, Ni: 0,05
3b	0,26	0,18	1,4	0,02	0,004	0,04	0,002	Cr: 0,002, Ti: 0,02, B: 0,003, Mo: 0,2, W: 0,1, V: 0,1
3c	0,23	0,12	1,3	0,01	0,008	0,03	0,003	Cr: 0,13, Ti: 0,03, Nb: 0,02, B: 0,002
3d	0,13	0,33	1,0	0,01	0,008	0,03	0,003	B: 0,0005

TABELA 7

t (s)	T (°C)
0,32	42,99
4,68	98,13
8,76	138,17
12,11	174,93
15,46	208,73

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t (s)	T (°C)
18,16	236,3
21,19	266,82
24,58	297,67
28,94	340,66
32,32	371,18
35,68	402,03
40,04	429,6
44,43	463,41
49,15	500,16
53,87	530,69
58,56	558,25
63,64	589,1
69,01	616,67
74,74	644,24
79,46	662,62
86,52	690,19
92,9	711,85
100,32	730,23
106,05	742,37
111,42	757,79
116,14	769,94
121,55	782,41
127,6	797,51

TABELA 8

N°	Símbolo do aço	Valor médio (mm) dos tamanhos dos carbonetos de ferro	Desvio padrão (mm) dos tamanhos doe carbonetos de ferro	OB (MPa)	d (mm)	Espessura da camada de revestimento de Al (mm)	Qualidade da camada de revestimento de Al
52	3a	2,0	0,51	1784	3,3	16,1	A	Exemplo
53	3a	2,0	0,48	1789	3,5	32,2	A	Exemplo

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N°	Símbolo do aço	Valor médio (mm) dos tamanhos dos carbonetos de ferro	Desvio padrão (mm) dos tamanhos doe carbonetos de ferro	OB (MPa)	d (mm)	Espessura da camada de revestimento de Al (mm)	Qualidade da camada de revestimento de Al
54	3a	2,0	0,42	1801	3,2	33,9	A	Exemplo
55	3a	2,1	0,66	1792	4,0	48,8	A	Exemplo
56	3a	2,0	0,52	1790	3,8	51,0	B	Exemplo
57	3b	2,0	0,47	1516	3,5	15,0	A	Exemplo
58	3b	1,9	0,39	1520	2,9	19,7	A	Exemplo
59	3b	2,0	0,63	1524	4,1	34,9	A	Exemplo
60	3b	2,1	0,68	1522	4,1	49,5	A	Exemplo
61	3b	2,0	0,42	1534	3,4	54,8	B	Exemplo
62	3c	1,8	0,35	1502	2,9	14,9	A	Exemplo
63	3c	1,8	0,32	1509	3,7	20,2	A	Exemplo
64	3c	1,9	0,74	1513	4,8	34,5	A	Exemplo
65	3c	1,9	0,76	1519	4,9	49,0	A	Exemplo
66	3c	1,9	0,69	1524	4,4	55,9	B	Exemplo
67	3d	1,7	0,55	1318	4,1	17,0	A	Exemplo
68	3d	1,8	0,67	1326	4,2	20,2	A	Exemplo
69	3d	1,7	0,52	1320	4,0	30,2	A	Exemplo
70	3d	1,7	0,50	1314	3,9	42,2	A	Exemplo
71	3d	1,7	0,44	1310	3,7	53,1	B	Exemplo

EXEMPLO 4 [00149] As chapas de aço (aços) tendo componentes químicos conforme mostrado na Tabela 6 foram obtidos através de produção de aço e lingotamento. Esses aços foram tratados sob as mesmas condições que aquelas do Exemplo 1 para obter chapas de aço laminadas a quente tendo uma espessura de 2,5 mm. Essas chapas de aço laminadas a quente e foram decapadas e foram laminadas a frio. Como resultado, foram obtidas chapas de aço laminadas a frio tendo uma espessura de 1,2 mm.

[00150] Essas chapas de aço laminadas a frio foram aquecidas até 800°C de acordo com a mesma história de temperatura s do exemplo 3, foram mediatamente resfriadas a uma taxa média de arrefecimento

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46/54 de 6,5 °C/s, e foram mergulhadas em um banho de Zn fundido (contendo 0,15% de Al e as inevitáveis impurezas) a 460°C. Então, as chapas de aço laminadas a frio foram retiradas do banho de Zn fundido após 3 segundos. A quantidade de depósito da camada de revestimento foi ajustada usando-se um lavador de gás, seguido de arrefecimento a ar até a temperatura ambiente.

[00151] Na chapa de aço obtida, os tamanhos dos carbonetos de ferro que estavam contidos em uma região a partir da fronteira entre uma camada interna (camada de reação de Al e Fe) de uma camada de revestimento de Zn e a chapa de aço até uma posição 0,3 mm distante da fronteira na direção através da espessura foram medidos, e o desvio padrão dos tamanhos de carbonetos de ferro foram obtidos. Durante a medição dos carbonetos de ferro, foi medida a espessura (espessura total das duas camadas) da camada de revestimento de Zn. Além disso, com o mesmo método do Exemplo 1, a chapa de aço foi estampada a quente em uma forma de aço e uma chapa para medir a deflexão d e a resistência à tração sb. Nesse caso, as condições de aquecimento antes da estampagem a quente foram duas condições de <1> aquecer a chapa de aço até 880°C e reter a essa temperatura por 5 segundos, seguido de arrefecimento a ar até 700°C , e <2> manter a temperatura em 900°C por 1 minuto.

[00152] Os resultados dos mesmos estão mostrados na Tabela 9.

[00153] Em todos os exemplos (n^os 72 a 91), foi obtido um membro de estampagem a quente tendo um tamanho de deflexão de 5 mm ou menos independentemente das condições de aquecimento antes da estampagem a quente. Entretanto, nos exemplos n^os 76, 81, 86, e 91 nos quais a espessura da camada de revestimento de Zn foi maior que 30 mm, a adesão de Zn foi altamente frequentemente observada em um molde. Nos exemplos nos quais a espessura da camada de revestimento de Zn foi menor que ou igual a 30 mm,a adesão não foi obser

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47/54 vada. Consequentemente, quando uma camada de revestimento de Zn é formada na superfície da chapa de aço, o limite superior da espessura da camada de revestimento de Zn é preferivelmente menor que ou igual a 30 mm do ponto de vista de qualidade de revestimento. Na Tabela 9, quanto à qualidade da camada de revestimento de Zn, exemplos nos quais Zn não aderiu ao molde foram avaliados como “A”, e exemplos nos quais o Zn aderiu ao molde foram avaliados como

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TABELA 9

N°	Símbolo do aço	Valor médio (mm) dos tamanhos dos carbonetos de ferro	Desvio padrão (mm) dos tamanhos dos carbonetos de ferro	Condições de aquecimento antes da estampagem a quente	Espessura (mm) da camada de revestimento de Zn	Qualidade da camada de revestimento de Zn
<1>	<2>
sb (MPa)	d (mm)	Sb (MPa)	d (mm)
72	3a	2,0	0,62	1784	3,9	1788	3,6	6,0	A	Exemplo
73	3a	2,0	0,39	1788	2,9	1795	3,1	12,6	A	Exemplo
74	3a	2,0	0,44	1803	4,1	1809	4,0	23,9	A	Exemplo
75	3a	2,1	0,51	1795	4,2	1796	4,2	28,7	A	Exemplo
76	3a	2,0	0,66	1793	4,4	1799	4,1	31,1	B	Exemplo
77	3b	2,0	0,55	1516	3,3	1520	3,6	11,0	A	Exemplo
78	3b	1,9	0,39	1523	3,7	1533	3,6	19,6	A	Exemplo
79	3b	2,0	0,77	1534	2,6	1535	2,9	24,8	A	Exemplo
80	3b	2,1	0,46	1532	4,3	1536	3,9	29,2	A	Exemplo
81	3b	2,0	0,37	1548	3,6	1555	3,8	32,7	B	Exemplo
82	3c	1,8	0,51	1518	3,7	1527	3,5	11,3	A	Exemplo
83	3c	1,8	0,66	1537	5,0	1540	4,2	17,4	A	Exemplo
84	3c	1,9	0,58	1524	4,2	1524	4,4	19,8	A	Exemplo
85	3c	1,9	0,57	1539	4,7	1547	4,3	29,3	A	Exemplo
86	3c	1,9	0,77	1548	3,9	1549	3,8	32,5	B	Exemplo
87	3d	1,7	0,46	1336	3,7	1345	3,2	11,0	A	Exemplo

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N°	Símbolo do aço	Valor médio (gm) dos tamanhos dos carbonetos de ferro	Desvio padrão (gm) dos tamanhos dos carbonetos de ferro	Condições de aquecimento antes da estampagem a quente	Espessura (gm) da camada de revestimento de Zn	Qualidade da camada de revestimento de Zn
<1>	<2>
Ob (MPa)	d (mm)	Ob (MPa)	d (mm)
88	3d	1,8	0,42	1342	4,4	1344	4,1	17,0	A	Exemplo
89	3d	1,7	0,32	1319	4,9	1322	4,3	20,4	A	Exemplo
90	3d	1,7	0,69	1320	4,2	1320	4,2	28,9	A	Exemplo
91	3d	1,7	0,70	1341	3,5	1349	3,4	33,0	B	Exemplo

<1> Aquecer a chapa de aço até 880°C e reter a essa temperatura por 5 segundos, seguido de arrefe cimento a ar até 700°C <2> Manter a temperatura em 900°C por 1 minuto

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EXEMPLO 5 [00154] As peças de aço (aços) tendo componentes químicos conforme mostrado na Tabela 6 foram obtidas através de produção de aço e lingotamento. Esses aços foram tratados sob as mesmas condições que aquelas do Exemplo 1 para obter chapas de aço laminadas a quente tendo uma espessura de 2,5 mm. Essas chapas de aço laminadas a quente foram decapadas e foram laminadas a frio. Como resultado, foram obtidas chapas de aço laminadas a frio tendo uma espessura de 1,2 mm.

[00155] Essas chapas de aço laminadas a frio foram aquecidas até 800°C conforme a mesma história de temperaturas do Exemplo 3, foram imediatamente resfriadas a uma taxa média de arrefecimento de 6,5 °C/s, e foram, mergulhadas em um banho de Zn fundido(contendo 0,13% de Al, 0,03% de Fe e as inevitáveis impurezas) a 460°C. Então as chapas de aço laminadas a frio foram retiradas do banho de Zn fundido após 3 segundos. A quantidade de depósito de uma camada de revestimento foi ajustada usando-se um lavador de gás. Então as chapas de aço laminadas a frio foram aquecidas até 480°para formar uma camada de liga Zn-Fe seguida de arrefecimento a ar até a temperatura ambiente.

[00156] Na chapa de aço obtida, tamanhos de carbonetos de ferro que estavam contidos em uma região a partir da fronteira entre a camada mais interna (camada de reação entre Zn e Fe) de uma camada de liga Zn-Fe e a chapa de aço até um aposição distante 0,3 mm da fronteira na direção através da espessura foram medidos, e foi obtido o desvio padrão dos tamanhos dos carbonetos de ferro. Durante a medição dos carbonetos de ferro, a espessura total da camada de liga Zn-Fe (inclui9ndo 4 camadas) foi medida. Além disso, com o mesmo método que o Exemplo 1, a chapa de aço foi estampada a quente em uma forma de aço e uma chapa para medir a deflexão d e a resistên

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51/54 cia à tração sb. Nesse caso, as condições de aquecimento antes da estampagem a quente foram duas condições de <1> aquecer a chapa de aço até 880°C e manter a temperatura por 5 segun dos, seguido de arrefecimento a ar até a 700°C; e <2> manter a temperatura a 900°C por 1 minuto.

[00157] Os resultados dos mesmos estão mostrados na Tabela 10. [00158] Em todos os Exemplos (n^os 92 a 111), foi obtido um membro de estampagem a quente tendo um tamanho de deflexão de 5 mm ou menos independentemente das condições de aquecimento antes da estampagem a quente. Entretanto, nos Exemplos n^os 96, 101, 106, e 111 nos quais a espessura da camada de liga Zn-Fe foi maior que 45 mm, pequenas fraturas foram geradas na camada de liga após a estampagem a quente. Nos exemplos nos quais a espessura da camada de liga Zn-Fe foi menor que ou igual a 45 mm, nenhuma fratura pequena foi gerada. Consequentemente, quando a camada de liga ZnFe formada na superfície da chapa de aço, o limite superior da espessura da camada de liga de Zn-Fe é preferivelmente menor que ou igual a 45 mm a partir do ponto de vista de qualidade de revestimento. Na Tabela 10, quanto à qualidade da camada de liga Zn-Fe, exemplos nos quais nenhuma fratura pequena foi gerada na camada de liga ZnFe foram avaliados como”A”; e exemplos nos quais pequenas fraturas foram geradas na camada de liga Zn-Fe foram avaliadas como “B”.

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TABELA 10

N°	Símbolo do aço	Valor médio (mm) dos tamanhos de carbonetos de ferro	Desvio padrão (mm) dos tamanhos dos carbonetos de ferro	Condições de aquecimento antes da estampagem a quente	Espessura (mm) da camada de revestimento Zn-Fe	Qualidade da camada de revestimento ZnFe
<1>	<2>
Ob (MPa)	d (mm)	Ob (MPa)	d (mm)
92	2a	2,0	0,42	1772	4,2	1777	4,2	15,0	A	Exemplo
92	2a	2,0	0,44	1777	4,4	1778	4,6	20,2	A	Exemplo
94	2a	2,0	0,29	1802	2,2	1815	2,0	21,1	A	Exemplo
95	2a	2,1	0,72	1786	2,4	1788	2,0	29,9	A	Exemplo
96	2a	2,0	0,79	1772	2,9	1775	2,5	46,0	B	Exemplo
97	2b	2,0	0,66	1505	2,9	1506	4,1	15,6	A	Exemplo
98	2b	1,9	0,41	1519	4,1	1522	4,0	21,7	A	Exemplo
99	2b	2,0	0,22	1512	2,2	1517	2,6	29,2	A	Exemplo
100	2b	2,1	0,68	1502	4,8	1502	4,2	44,7	A	Exemplo
101	2b	2,0	0,47	1518	4,6	1529	4,4	49,8	B	Exemplo
102	2c	1,8	0,45	1506	2,7	1509	2,9	14,4,5	A	Exemplo
102	2c	1,8	0,52	1502	4,2	1512	4,0	20,7	A	Exemplo
104	2c	1,9	0,55	1500	4,8	1507	4,0	24,7	A	Exemplo
105	2c	1,9	0,59	1506	5.0	1508	4,2	42,2	A	Exemplo
106	2c	1,9	0,67	1510	4,2	1522	4,2	45,2	B	Exemplo
107	2d	1,7	0,60	1207	2,2	1209	2,9	15,1	A	Exemplo

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N°	Símbolo do aço	Valor médio (mm) dos tamanhos de carbonetos de ferro	Desvio padrão (mm) dos tamanhos dos carbonetos de ferro	Condições de aquecimento antes da estampagem a quente	Espessura (mm) da camada de revestimento Zn-Fe	Qualidade da camada de revestimento ZnFe
<1>	<2>
Ob (MPa)	d (mm)	Ob (MPa)	d (mm)
108	3d	1,8	0,50	1313	3,6	1320	3,8	18,0	A	Exemplo
109	3d	1,7	0,44	1320	3,8	1329	3,4	30,1	A	Exemplo
110	3d	1,7	0,70	1314	4,4	1314	4,4	42,8	A	Exemplo
111	3d	1,7	0,73	1310	4,8	1313	4,7	46,6	B	Exemplo

<1> Aquecer a chapa de aço até 880°C e manter a temperatura por 5 segundos, seguido de arrefeci53/54 mento a ar até 700°C <2> Manter a temperatura em 900°C por 1 minuto

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APLICABILIDADE INDUSTRIAL [00159] São fornecidas uma chapa de aço para membro de estampagem a quente capaz de reduzir a deflexão que ocorre facilmente quando um componente longo é produzido por estampagem a quente, e um método de produção do mesmo.

DESCRIÇÃO DE NUMERAIS E SINAIS DE REFERÊNCIA

11: MATRIZ (CHAPA DE AÇO)

12: FORMA DE AÇO

21: SUPERFÍCIE DA PLACA

31a: MOLDE SUPERIOR

31b: MOLDE INFERIOR

32: MATRIZ (CHAPA DE AÇO)

L: COMPRIMENTO

W: LARGURA d: DEFLEXÃO

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Chapa de aço para um membro de estampagem a quente, a chapa de aço caracterizada pelo fato de que consiste em, como uma composição química,

0,10% em massa a 0,35% em massa de C;

0,01% em massa a 1,0% em massa de Si;

0,3% em massa a 2,3% em massa de Mn;

0,01% em massa a 0,5% em massa de Al;

limitado a 0,03% em massa ou menos de P;

limitado a 0,02% em massa ou menos de S;

limitado a 0,1% em massa ou menos de N;

opcionalmente um ou mais elementos selecionados a partir do grupo consistindo em

0,01% em massa a 2,0% em massa de Cr;

0,001% em massa a 0,5% em massa de Ti;

0,001% em massa a 0,5% em massa de Nb;

0,0005% em massa a 0,01% em massa de B;

0,01% em massa a 1,0% em massa de Mo;

0,01% em massa a 0,5% em massa de W;

0,01% em massa a 0,5% em massa de V;

0,01% em massa a 1,0% em massa de Cu; e

0,01% em massa a 5,0% em massa de Ni; e o saldo consistindo em Fe e as inevitáveis impurezas, em que o desvio padrão dos diâmetros dos carbonetos de ferro que estão contidos em uma região desde uma superfície até uma posição a 1/4 da espessura da chapa de aço seja menor que ou igual a 0,8 mm.
2. Chapa de aço para um membro de estampagem a quente de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que uma camada de revestimenPetição 870180144845, de 26/10/2018, pág. 59/67

2/4 to de Al tendo uma espessura de revestimento de 50 mm ou menos seja formada na superfície.
3. Chapa de aço para um membro de estampagem a quente de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que uma camada de revestimento de Zn tendo uma espessura de revestimento de 30 mm ou menos seja formada na superfície.
4. Chapa de aço para um membro de estampagem a quente de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que uma camada de liga Zn-Fe tendo uma espessura de revestimento de 45 mm ou menos seja formada na superfície.
5. Método de produção de uma chapa de aço para um membro de estampagem a quente, como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 4, o método caracterizado pelo fato de que compreende:

executar um processo de recozimento de recristalização em que a chapa de aço laminada a frio é aquecida de forma que a mudança d/dt (DT/Dt; °C/s²) em uma taxa de aumento da temperatura da chapa de aço desde 300°C até uma temperatura máxima S satisfaz a expressão 1 a seguir e de forma que a temperatura máxima S seja 720°C a 820°C, em que:

T representa a temperatura da chapa de aço (°C), t representa o tempo (segundos) e DT/Dt representa a taxa de aumento (°C/s) da temperatura da chapa de aço por um tempo Dt (segundos) durante o aquecimento do processo de recozimento de recristalização, e a chapa de aço laminada a frio contém como uma composição química,

0,10% em massa a 0,35% em massa de C;

0,01% em massa a 1,0% em massa de Si;

Petição 870180144845, de 26/10/2018, pág. 60/67

3/4

0,3% em massa a 2,3% em massa de Mn;

0,01% em massa a 0,5% em massa de Al;

limitado a 0,.03% em massa ou menos de P;

limitado a 0,02% em massa ou menos de S;

limitado a 0,1% em massa ou menos de N; e o saldo consistindo em Fe e as inevitáveis impurezas

-0,20 < d/dt (DT/Dt) < 0 (Expressão 1).
6. Método de produção de uma chapa de aço para um membro de estampagem a quente de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a composição química contém adicionalmente um ou mais elementos selecionados a partir do grupo consistindo em

0,01% em massa a 2,0% em massa de Cr;

0,001% em massa a 0,5% em massa de Ti;

0,001% em massa a 0,5% em massa de Nb;

0,0005% em massa a 0,01% em massa de B;

0,01% em massa a 1,0% em massa de Mo;

0,01% em massa a 0,5% em massa de W;

0,01% em massa a 0,5% em massa de V;

0,01% em massa a 1,0% em massa de Cu; e

0,01% em massa a 5,0% em massa de Ni.
7. Método de produção de uma chapa de aço para um membro de estampagem a quente de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que a mudança d/dt (DT/Dt) é duas vezes o coeficiente de uma variável de segundo grau quando uma temperatura é lida a um intervalo de tempo de 10 segundos ou menos a partir da história de temperatura durante o aquecimento do processo de recozimento de recristalização e então uma curva de aproximação polinomial do segundo grau é determinada de forma que

Petição 870180144845, de 26/10/2018, pág. 61/67

4/4 um coeficiente de determinação R² seja maior que ou igual a 0,99,
8. Método de produção de uma chapa de aço para um membro de estampagem a quente de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que, após o processo de recozimento de recristalização, compreende adicionalmente:

mergulhar a chapa de aço laminada a frio em um banho de Al para formar uma camada de revestimento de Al tendo uma espessura de revestimento de 50 mm ou menos em uma superfície da chapa de aço laminada a frio.
9. Método de produção de uma chapa de aço para um membro de estampagem a quente de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que, após o processo de recozimento de recristalização, compreende adicionalmente:

mergulhar a chapa de aço laminada a frio em um banho de Zn para formar uma camada de revestimento de Zn tendo uma espessura de revestimento de 30 mm ou menos em uma superfície da chapa de aço laminada a frio
10. Método de produção de uma chapa de aço para um membro de estampagem a quente de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que, após o processo de recozimento de recristalização, compreende adicionalmente:

mergulhar a chapa de aço laminada a frio em um banho de Zn para formar uma camada de revestimento de Zn em uma superfície da chapa de aço laminada a frio, e aquecer a chapa de aço laminada a frio até 600°C ou menos para formar uma camada de liga Zn-Fe tendo uma espessura de revestimento de 45 mm ou menos em uma superfície da chapa de aço laminada a frio.