BR112014009130B1 - folha de aço - Google Patents

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Zeze Masafumi
Aramaki Takashi
Morohoshi Takashi
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Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp
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Abstract

resumo patente de invenção: "folha de aço". a presente invenção refer-se a uma folha de aço, da qual os teores, que são expressos em % em massa, de elementos em componentes químicos preenchem ambos o requisito representado pela fórmula (1) e o requisito representado pela fórmula (2), um carbonitreto contendo ti é contido como material intercalado, e a densidade numérica do carbonitreto contendo ti que têm um comprimento lateral longo de 5 m ou mais é de 3 partículas/mm2 ou menos. 0,3 = {ca/40,88 + (rem/140)/2}/(s/32,07) (1) ca = 0,005 - 0,0035 x c (2).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para FOLHA DE AÇO.
Campo Técnico [001] A presente invenção refere-se a uma folha de aço com elevado teor de carbono e, mais particularmente, a uma folha de aço com elevado teor de carbono para perfuração a frio, que é formada em um formato de produto por meio de perfuração a frio. Por exemplo, esta folha de aço com elevado teor de carbono pode ser utilizada para a produção de um componente de aço similar à chapa (elemento) que é utilizado para uma CVT (transmissão continuamente variável) do tipo correia, uma chapa de ligação de uma serra de fita, uma serra circular ou uma corrente e outros ainda.
[002] A prioridade é reivindicada no Pedido de Patente Japonês n°. 2011-234396, depositado em 25 de outubro de 2011, cujo conteúdo é aqui incorporado a título de referência.
Antecedentes da Técnica [003] A CVT do tipo correia de um veículo inclui uma correia de aço configurada para unir uma pluralidade de um componente de aço similar a chapa (elementos) a um anel de aço circular contínuo de lado a lado e um par de polias que têm uma largura de sulco variável. Além disso, a correia de aço é enrolada entre o par de polias em um círculo infinito, e a transmissão de energia é executada de uma polia à outra através da correia de aço. Os elementos respectivos são dispostos ao ser comprimidos entre dois feixes de anéis de aço. A energia de um motor é recebida em uma polia, transmitida à outra polia através da correia de aço e retransmitida. Nesse momento, o diâmetro efetivo de cada uma das polias é feito para variar ao alterar a largura do sulco de cada uma das polias e, desse modo, ocorre uma mudança contínua da engrenagem.
[004] Os elementos para a CVT do tipo correia são formados em
2/53 um formato de produto por meio da perfuração a frio da folha de aço. Portanto, é necessário que um material apropriado para os elementos tenha uma dureza elevada, resistência elevada ao desgaste e propriedades de perfuração a frio. Como um material que atende a estas demandas, o Documento de Patente 1 e o Documento de Patente 2 sugerem o seguinte aço.
[005] O Documento de Patente 1 descreve um aço que inclui, por % em massa, C: 0,1% a 0,7%, Cr: 0,1% a 2,0% e S: 0,030% ou menos e que é submetido a um tratamento carburizante (carburização e resfriamento brusco - temperação) após a perfuração. O aço é um aço com teor de carbono baixo e médio que é macio e, desse modo, o período de vida de um molde de precisão utilizado para a perfuração aumenta. Em consequência, os custos de produção podem ser reduzidos. Além disso, o aço assegura a dureza necessária para uma camada de superfície (uma profundidade de 50 pm a partir de uma superfície) pelo tratamento carburizante. Além disso, o aço é um aço com teor de carbono baixo e médio e, desse modo, a dureza de um núcleo de um produto carburizado pode ser mantida elevada. Em consequência, um valor de impacto do próprio produto carburizado pode ser aprimorado.
[006] O Documento de Patente 2 descreve um aço com elevado teor de carbono que inclui, por % em massa, C: 0,70% a 1,20% e em que o tamanho de partícula dos carbonetos dispersos em uma matriz de ferrita é controlado. O aço incrementa o alongamento tênsil do entalhe que tem uma relação estreita com a viabilidade de perfuração e, desse modo, a viabilidade de perfuração deste é excelente. Além disso, o aço inclui adicional mente Ca e, desse modo, a morfologia do MnS é controlada. Em consequência, a viabilidade de perfuração é adicional mente incrementada.
Documento da Técnica Anterior
3/53
Documente de Patente
Documento de Patente 1 - Pedido de Patente Japonês Não Examinado, Primeira Publicação N°. 2005-068482
Documento de Patente 2 - Pedido de Patente Japonês Não Examinado, Primeira Publicação N°. 2000-265239
Descrição da Invenção
Problema que a Invenção Deve Resolver [007] Para corresponder à transmissão de energia de um motor de elevado desempenho com tamanho relativamente grande, tem havido uma demanda por propriedades de dureza ou de fadiga incrementadas adicionais dos elementos. Além disso, em um caso em que a troca de marcha da transmissão de energia do motor é executada rapidamente, um grande impacto é aplicado aos elementos da CVT. Nos elementos que não têm dureza elevada, há a preocupação que uma rachadura seja introduzida devido ao impacto, sendo que esta conduz a fratura, e a CVT é finalmente fraturada. Similarmente, junto com a rotação da correia de aço, a tensão repetitiva é aplicada aos elementos da CVT. Nos elementos que não têm propriedades de fadiga excelentes, há a preocupação que a rachadura progrida facilmente e que os elementos fiquem propensos a fraturas. A partir destes pontos de vista, tem havido uma demanda por melhorias adicionais nas propriedades de dureza ou de fadiga do aço utilizado para os elementos.
[008] No que diz respeito à demanda acima descrita, o seguinte problema relacionado à propriedade de dureza ou de fadiga está presente na técnica relacionada acima descrita.
[009] No aço descrito no Documento de Patente 1, para que o valor de impacto não diminua, por % em massa, a quantidade de S é limitada a 0,030% ou menos e, de preferência, 0,010% ou menos. No entanto, no que diz respeito ao aço, a composição ou morfologia das inclusões não é controlada e, desse modo, o MnS permanece no aço.
4/53
Portanto, o aço pode não ser utilizado sob condições estritas.
[0010] O MnS tende a ser alongado durante a laminação, e o comprimento em uma direção de processamento pode ser alongado a diversas centenas de micrômetros. As inclusões (a seguir, denominada inclusões do tipo A), que são alongadas na direção de processamento, são particularmente prejudiciais, do ponto de vista das propriedades de dureza ou de fadiga do aço, e é necessário reduzir o número de inclusões. O MnS é gerado principal mente durante a solidificação do aço derretido. Em particular, por % em massa, no aço carbono em que a quantidade de C é de 0,5% ou mais, há a tendência que o MnS bruto seja gerado na área de microssegregação entre as ramificações dendríticas. A razão para esta tendência é que no aço carbono que inclui 0,5% ou mais de C, o cristal primário durante a solidificação é de fase γ (austenita) e, desse modo, a difusão do Mn ou do S em uma fase sólida é atrasada e, desse modo, a microssegregação tende a ocorrer.
[0011] Em uma folha de aço para os componentes mecânicos para os quais a qualidade elevada está em demanda quanto às propriedades de dureza ou de fadiga, a prevenção das inclusões do tipo A é particularmente importante. No entanto, no aço descrito no Documento de Patente 1, as contramedidas de redução do MnS de acordo com a quantidade de C não são particularmente descritas.
[0012] Por outro lado, no aço descrito no Documento de Patente 2, o formato do MnS é esferoidizado pela adição de Ca e, desse modo, o número de inclusões do tipo A acima pode ser grandemente reduzido. No entanto, de acordo com o exame dos autores da presente invenção, no aço descrito no Documento de Patente 2, o número de inclusões do tipo A é reduzido e uma pluralidade de inclusões granulares (a seguir, denominadas inclusões do tipo B) que são alinhadas descontinuamente em um grupo em uma direção de processamento, ou as inclusões dispersas irregularmente (a seguir, denominadas inclusões do
5/53 tipo C) permanecem no aço. Além disso, foi verificado que estas inclusões servem como um ponto de origem da fratura por fadiga e, desse modo, as propriedades de fadiga do aço se deterioram. Além disso, o aço descrito no Documento de Patente 2 inclui o Ti. No entanto, quando os carbonitretos que incluem Ti brutos (inclusões do tipo C) são gerados sozinhos no aço, há o problema que as inclusões tendem a servir como um ponto de origem da fratura por fadiga.
[0013] A invenção foi feita em consideração ao problema acima descrito. De acordo com um aspecto da presente invenção, a invenção provê uma folha de aço com elevado teor de carbono que inclui, por % em massa, 0,5% a 0,8% de C e tem uma força (dureza), uma resistência ao desgaste e uma viabilidade de perfuração a frio que são apropriadas para a produção dos elementos. Além disso, de acordo com outro aspecto da invenção, a invenção provê uma folha de aço que atinge propriedades excelentes de dureza e de fadiga ao reduzir o número de inclusões do tipo A, inclusões do tipo B e inclusões do tipo C no aço e ao impedir que os carbonitretos que incluem Ti brutos sejam gerados. Além disso, de acordo com outro aspecto da invenção, a invenção provê uma folha de aço que é excelente nos custos com gastos de fabricação. Além disso, a força representa principal mente a força tênsil. Além disso, de modo geral, a força tênsil e a dureza são valores característicos correlacionados entre si e, desse modo, na seguinte descrição, a força inclui também o significado de dureza.
Dispositivo para Resolver os Problemas [0014] O ponto principal da invenção é como segue.
[0015] De acordo com um aspecto da invenção, é provida uma folha de aço em que os componentes químicos do aço incluem, por % em massa: 0,5% a 0,8% de C; 0,15% a 0,60% de Si; 0,40% a 0,90% de Mn; 0,010% a 0,070% de Al; 0,001% a 0,010% de Ti; 0,30% a 0,70% de Cr; 0,0005% a 0,0030% de Ca; 0,0003% a 0,0050% de
6/53
REM; 0,020% ou menos de P; 0,0070% ou menos de S; 0,0040% ou menos de O; e 0,0075% ou menos de N, o restante consistindo em Fe e impurezas inevitáveis. As quantidades dos elementos respectivos nos componentes químicos, que são representadas por % em massa, atendem à seguinte Expressão 1 e à Expressão 2. O aço contém os carbonitretos que incluem Ti como uma inclusão, e uma densidade numérica dos carbonitretos que incluem Ti tendo um lado longo de 5 pm ou mais é de 3 partículas/mm2 ou menos.
0,3 < {Ca/40,88 + (REM/140)/2}/(S/32,07)... (Expressão 1)
Ca < 0,005 - 0,0035 x C... (Expressão 2) [0016] Na folha de aço de acordo com (1), os componentes químicos podem incluir adicionalmente pelo menos um elemento selecionado do grupo que consiste, em % em massa, em 0% a 0,05% de Cu, 0% a 0,05% de Nb, 0% a 0,05% de V, 0% a 0,05% de Mo, 0% a 0,05% de Ni e 0% a 0,0050% de B.
[0017] Na folha de aço de acordo com (1) ou (2), o aço pode incluir adicional mente uma inclusão de composto que inclui Al, Ca, O, S e REM e uma inclusão em que os carbonitretos que incluem Ti são unidos a uma superfície de inclusão de composto.
[0018] Na folha de aço de acordo com (3), as quantidades dos elementos respectivos nos componentes químicos, que são representadas por % em massa, podem atender à seguinte Expressão 3.
x (REM/140) - 0/16 > 0... (Expressão 3) [0019] Na folha de aço de acordo com (1) ou (2), as quantidades dos elementos respectivos nos componentes químicos, que são representadas por % em massa, podem atender à seguinte Expressão 4.
x (REM/140) - 0/16 > 0... (Expressão 4)
Vantagem da Invenção [0020] De acordo com os aspectos acima descritos da invenção, uma folha de aço que é excelente na força (dureza), na resistência ao
7/53 desgaste e na viabilidade de perfuração a frio e que atinge as propriedades excelentes de dureza e de fadiga ao reduzir o número de inclusões do tipo A, inclusões do tipo B e inclusões do tipo C no aço e impedir que os carbonitretos que incluem Ti brutos sejam gerados pode ser provida.
Breve Descrição dos Desenhos [0021] A Fig. 1 é um gráfico que ilustra uma relação entre a soma de equivalentes químicos do Ca e REM que são ligados a S, e a densidade numérica das inclusões do tipo A.
[0022] A Fig. 2 é um gráfico que ilustra uma relação entre a quantidade de Ca no aço e a densidade numérica do número total de inclusões do tipo B e inclusões do tipo C.
Modalidades da Invenção [0023] A seguir, uma modalidade preferida da invenção será descrita. No entanto, a invenção não é limitada à configuração descrita na modalidade, e várias modificações podem ser feitas dentro de uma faixa que não se desvia do âmbito da invenção.
[0024] Primeiramente, serão descritas as inclusões que são incluídas em uma folha de aço relacionada à modalidade.
[0025] Uma das causas de deterioração das propriedades de dureza ou de fadiga são as inclusões não metálicas incluídas na folha de aço (a seguir, denominadas inclusões). Os exemplos de inclusões incluem óxidos, sulfetos e outros ainda, que são gerados no aço derretido ou durante a solidificação. As inclusões servem como um ponto de origem de uma rachadura quando uma tensão é aplicada ao aço. O tamanho das inclusões varia de diversos micrômetros a diversas centenas de micrômetros em um caso de alongamento por laminação. A fim de assegurar e incrementar as propriedades de dureza ou de fadiga do aço, é preferível que o tamanho das inclusões em uma folha de aço seja pequeno, e o número da inclusão seja pequeno, isto é, a pu8/53 reza de uma folha de aço seja elevada.
[0026] As inclusões têm vários formatos, estados de distribuição e outros ainda. A seguir, as inclusões são classificadas em três tipos de inclusões de acordo com a definição provida abaixo.
[0027] As inclusões do tipo A são inclusões deformadas de maneira viscosa pelo processamento. Uma inclusão do tipo A é uma inclusão individual que tem uma propriedade de alongamento elevada e uma relação de aspecto (eixo maior/eixo menor) de 3,0 ou mais.
[0028] As inclusões do tipo B são as inclusões em que uma inclusão granular é alinhada descontinuamente em um grupo em uma direção de processamento. Uma inclusão do tipo B tem um formato com um canto em muitos casos, baixas propriedades de alongamento e uma relação de aspecto (eixo maior/eixo menor) menor do que 3,0. Além disso, três ou mais inclusões são alinhadas em uma direção de processamento para formar um grupo de inclusão.
[0029] As inclusões do tipo C são inclusões irregularmente dispersas sem deformação viscosa. Uma inclusão do tipo C tem um formato angular ou um formato esférico, uma baixa propriedade de alongamento e uma relação de aspecto (eixo maior/eixo menor) menor do que 3,0. Além disso, as inclusões do tipo C são distribuídas aleatoriamente. Além disso, os carbonitretos que incluem Ti tendo um formato angular são classificados como inclusões do tipo C e podem ser discriminados de outras inclusões do tipo C com base no formato e na tonalidade da cor.
[0030] Além disso, na folha de aço relacionada à modalidade, as inclusões que têm um tamanho de partícula (no caso de uma inclusão esférica) ou um eixo longo (no caso de uma inclusão deformada) de 1 pm ou mais apenas são levadas em consideração. Mesmo quando uma inclusão que tem um tamanho de partícula ou um eixo principal menor do que 1 pm é incluída no aço, esta inclusão tem menos efeito
9/53 sobre as propriedades de dureza ou de fadiga do aço e não é levada em consideração. Além disso, o eixo principal é definido como um segmento de linha que tem o comprimento máximo entre os segmentos de linha obtidos ao conectar os vértices respectivos não adjacentes um ao outro em um contorno em seção transversal de uma inclusão sobre um plano de observação. Similarmente, o eixo menor acima descrito é definido como um segmento de linha que tem um comprimento mínimo entre os segmentos de linha obtidos ao conectar os vértices respectivos não adjacentes um ao outro em um contorno em seção transversal de uma inclusão sobre um plano de observação. Além disso, um lado longo a ser descrito posteriormente é definido como um segmento de linha que tem o comprimento máximo entre os segmentos de linha obtidos ao conectar os vértices respectivos adjacentes um ao outro em um contorno em seção transversal de uma inclusão sobre um plano de observação.
[0031] Ca ou REM (metal de terra rara) é adicionado para controlar a abundância de inclusões no aço ou formato deste na técnica relacionada. No Pedido de Patente Japonês Não Examinado, Primeira Publicação n°. 2011-68949, os autores da presente invenção sugeriram uma tecnologia em que o Ca e o REM são adicionados a uma chapa de aço para a estrutura que inclui, por % em massa, 0,08% a 0,22% de C, para controlar um óxido (inclusão) gerado no aço para uma fase misturada de uma fase com elevado ponto de fusão e uma fase com baixo ponto de fusão, para impedir que o óxido (inclusão) seja alongado durante a laminação e para suprimir a ocorrência de uma erosão de um bocal de fundição contínua ou defeitos internos de inclusão.
[0032] Além disso, com respeito ao aço que inclui 0,5% a 0,8% de C por % em massa, os autores da presente invenção examinaram as condições para reduzir as inclusões do tipo A, inclusões do tipo B e
10/53 inclusões do tipo C acima descritas pela adição de Ca e REM. Em consequência, os autores da presente invenção verificaram as seguintes condições que permitem a redução simultânea nas inclusões do tipo A, inclusões do tipo B e inclusões do tipo C.
Com respeito às inclusões do tipo A:
[0033] Os autores da presente invenção examinaram com respeito à adição de Ca e REM ao aço incluindo, por % em massa, 0,5% a 0,8% de C. Em consequência, os autores da presente invenção verificaram que as inclusões do tipo A no aço, particularmente, as inclusões do tipo A que constituem o MnS, podem ser grandemente reduzidas quando as quantidades de elementos nos componentes químicos que estão representadas por % em massa atendem à seguinte Expressão
I.
0,3 < {Ca/40,88 + (REM/140)/2}/(S/32,07)...(Expressão I) [0034] A seguir, será descrita uma experiência com base na verificação.
[0035] O aço, incluindo os componentes químicos em que a quantidade de C é 0,7% por % em massa e as quantidades de S, Ca e REM são alteradas variadamente, é preparado por uma fornalha a vácuo como um lingote de 50 kg. A composição do lingote é mostrada na Tabela 1. O lingote é laminado a quente sob as condições em que uma temperatura de laminação de acabamento é de 890°C para ter uma espessura de 5 mm e o lingote laminado a quente resultante é então resfriado por meio do resfriamento no ar para obter uma folha de aço laminada a quente.
[0036] As inclusões no aço são observadas ao utilizar a folha de aço laminada a quente que é obtida. A observação é executada como segue. Uma seção transversal que fica em paralelo com uma direção de laminação da folha de aço laminada a quente e com uma direção de espessura da folha é ajustada como um plano de observação e um
11/53 total de 60 campos visuais é observado ao utilizar um microscópio óptico a uma ampliação de 400 vezes (no entanto, uma ampliação de 1.000 vezes no caso da medição do formato das inclusões em detalhe). Inclusões que têm um tamanho de partícula (no caso das inclusões esféricas) ou um eixo principal (no caso das inclusões deformadas) de 1 pm ou mais são observadas nos campos visuais de observação respectivos, e estas inclusões são classificadas em inclusões do tipo A, inclusões do tipo B, inclusões do tipo C e carbonitretos que incluem Ti (podem ser discriminados de acordo com o formato e a cor destes), que têm um formato angular. Então, a densidade numérica das inclusões é medida. Além disso, quando uma estrutura metalográfica da folha de aço laminada a quente é observada ao utilizar a SEM (Microscopia de Varredura Eletrônica) que tem uma função de ΕΡΜΑ (Análise de Microssonda Eletrônica) e EDX (Análise de Energia Dispersiva de Raios X), os carbonitretos que incluem Ti, inclusões de compostos que incluem REM, MnS, inclusões com base em CaOAI2O3 e outros ainda entre as inclusões podem ser identificados.
[0037] Além disso, no que diz respeito à folha de aço laminada a quente que é obtida, um valor de impacto à temperatura ambiente é medido pelo teste Charpy, a fim de avaliar a dureza. Além disso, um teste tênsil pulsante é executado a fim de avaliar as propriedades de fadiga. No teste tênsil pulsante, uma curva S-N é criada para obter um limite de fadiga.
A partir da experiência acima descrita, prova-se que as propriedades de dureza e fadiga e a densidade numérica da inclusão têm uma correlação. Especificamente, prova-se que, quando a densidade numérica das inclusões do tipo A no aço excede 5 partículas/mm2, as propriedades de dureza ou fadiga da folha de aço deterioram-se rapidamente. Além disso, prova-se que mesmo quando o total da densidade numérica das inclusões do tipo B e inclusões do tipo C excede 5 partícu
12/53 las/mm2, as propriedades de dureza ou fadiga da folha de aço deterioram-se rapidamente. Além disso, no que diz respeito aos carbonitretos que incluem Ti que são uma inclusão do tipo C, está provado que quando a densidade numérica dos carbonitretos que incluem Ti brutos que têm um lado longo de 5 pm ou mais excede 3 partículas/mm2, as propriedades de dureza ou fadiga da folha de aço deterioram-se rapidamente.
TABELA 1 (% em massa)
c Si Mn P S Al Ti Cr Ca REM
07 0,35 0,6 0,015 0,003 -0,005 0,03 01,01 0,4 0,0005 -0,0035 0,001 -0,005
[003 8] Supõe-se que o Ca esteja igado a S no aço para formar
CaS e o REM esteja ligado a S e a O para formar REM2O2S (oxissulfeto). Quando o peso atômico do S é 32,07, o peso atômico do Ca é 40,88, o peso atômico do REM é 140 como um valor representativo e as quantidades dos elementos respectivos nos componentes químicos que são representadas por % em massa são utilizadas, a soma R1 dos equivalentes químicos do Ca e do REM que são ligados a S pode ser expressa pela seguinte expressão.
R1 = {Ca/40,88 + (REM/140)/2}/(S/32,07) [0039] Portanto, a densidade numérica das inclusões do tipo A, que é medida em cada folha de aço laminada a quente, é coletada como R1 de cada folha de aço laminada a quente. Os resultados disso são mostrados na Fig. 1. Na Fig. 1, uma marca circular representa os resultados do aço que inclui o Ca e não inclui o REM (a seguir, denominado adição independente de Ca) e uma marca quadrada representa os resultados do aço que inclui o Ca e inclui também o REM (a seguir, denominado adição composta de REM e Ca). Além disso, no caso da adição independente de Ca, R1 acima é calculado supondo que a quantidade de REM é 0. A partir da Fig. 1, pode-se ver que a densi
13/53 dade numérica das inclusões do tipo A pode ser coletada utilizando R1 em ambas, no caso da adição independente de Ca e no caso da adição composta de REM e Ca.
[0040] Especificamente, quando o valor de R1 é 0,3 ou mais, a densidade numérica da inclusão do tipo A diminui rapidamente e, desse modo, a densidade numérica disso torna-se 5 partículas/mm2 ou menos. Em consequência, as propriedades de dureza ou fadiga da folha de aço são incrementadas.
[0041] Além disso, no caso da adição independente de Ca, o eixo principal da inclusão do tipo A no aço aumenta adicionalmente comparado ao caso da adição composta de REM e Ca. A razão para este aumento seria porque no caso da adição independente de Ca, um óxido com baixo ponto de derretimento com base em CaO-AI2O3 é gerado, e este óxido é alongado durante a laminação. Consequentemente, também ao considerar o eixo principal da inclusão que tem um efeito adverso sobre as características da folha de aço, a adição composta de REM e Ca é preferível à adição independente de Ca.
[0042] A partir do resultado, pode-se ver que, no caso da adição composta de REM e Ca sob as condições que atendem à Expressão I, a densidade numérica das inclusões do tipo A no aço pode ser de preferência reduzida a 5 partículas/mm2 ou menos.
[0043] Além disso, quando o valor de R1 é 1 como uma composição média, um equivalente de Ca e REM que é ligado a S no aço está presente no aço. No entanto, de fato, mesmo quando o valor de R1 é 1, há a preocupação que o MnS possa ser gerado na área de microssegregação entre as ramificações dendríticas. Quando o valor de R1 é 2 ou mais, a geração de MnS na área de microssegregação pode ser preferivelmente impedida. Por outro lado, quando uma quantidade grande de Ca ou REM é adicionada e, desse modo, o valor de R1 excede 5, há uma tendência para que as inclusões do tipo B ou C brutas
14/53 que têm um eixo principal maior de 20 pm sejam geradas. Consequentemente, é preferível que o valor de R1 seja de 5 ou menos. Isto é, é preferível que o limite superior da Expressão I seja 5 ou menos.
[0044] Com respeito às Inclusões do Tipo B e às Inclusões do Tipo C:
[0045] Como descrito acima, o plano de observação da folha de aço laminada a quente é observado para medir a densidade numérica das inclusões do tipo B e inclusões do tipo C que têm uma relação de aspecto (eixo maior/eixo menor) menor do que 3 e um tamanho de partícula ou eixo principal de 1 pm ou mais. Em consequência, verificase que em ambos, no caso da adição independente de Ca e no caso da adição composta de REM e Ca, quanto maior a quantidade de Ca, mais aumenta a densidade numérica das inclusões do tipo B e inclusões do tipo C. Por outro lado, verifica-se que a quantidade de REM não tem um grande efeito sobre a densidade numérica das inclusões.
[0046] A Fig. 2 mostra uma relação entre a quantidade de Ca no aço e uma densidade numérica do total de inclusões do tipo B e inclusões do tipo C no caso da adição independente de Ca e no caso da adição composta de REM e Ca. Além disso, como descrito acima, a quantidade de C no aço é 0,7% por % em massa. Na Fig. 2, uma marca circular representa os resultados da adição independente de Ca e uma marca quadrada representa os resultados da adição composta de REM e Ca. A partir da Fig. 2, pode-se ver que, em ambos, no caso da adição independente de Ca e no caso da adição composta de REM e Ca, quanto mais aumenta a quantidade de Ca no aço, mais aumenta a densidade numérica do total de inclusões do tipo B e inclusões do tipo C. Além disso, quando a quantidade de Ca, no caso da adição independente de Ca, e a quantidade de Ca, no caso da adição composta de REM e Ca, são comparadas entre si na mesma quantidade de Ca, a densidade numérica do total de inclusões do tipo B e inclusões do
15/53 tipo C torna-se substancial mente o mesmo valor. Isto é, mesmo quando REM e Ca são adicionados de maneira composta ao aço, pode-se ver que o REM não tem nenhum efeito sobre a densidade numérica do total de inclusões do tipo B e inclusões do tipo C.
[0047] Como descrito acima, é preferível aumentar a quantidade de Ca e a quantidade de REM no aço dentro da faixa acima descrita para reduzir o número de inclusões do tipo A. Por outro lado, quando uma quantidade adicionada de Ca é aumentada a fim de reduzir o número de inclusões do tipo A, como descrito acima, há um problema que o número de inclusões do tipo B e inclusões do tipo C aumenta. Isto é, no caso da adição independente de Ca, pode-se dizer que é difícil reduzir ao mesmo tempo o número de inclusões do tipo A, inclusões do tipo B e inclusões do tipo C. Por outro lado, no caso da adição composta de REM e Ca, a quantidade de Ca pode ser reduzida ao assegurar o equivalente químico (o valor de R1) de REM e Ca que é ligado a S. Consequentemente, a adição composta é preferível. Isto é, no caso da adição composta de REM e Ca, prova-se que a densidade numérica das inclusões do tipo A pode ser de preferência reduzida sem aumentar a densidade numérica do número total de inclusões do tipo B e inclusões do tipo C.
[0048] Supõe-se que a razão pela qual a densidade numérica do número total de inclusões do tipo B e inclusões do tipo C depende da quantidade de Ca como descrita acima seja como segue.
[0049] Como descrito acima, no caso da adição independente de Ca, as inclusões com base em CaO-AI2O3 são formadas no aço. Estas inclusões são de um óxido com baixo ponto de derretimento e, desse modo, as inclusões estão presentes no aço derretido em uma fase líquida e as inclusões são menos propensas a se agregar e ser incorporadas umas com as outras no aço derretido. Isto é, as inclusões são menos propensas a flutuar e ser separadas do aço derretido. Conse
16/53 quentemente, uma pluralidade de inclusões que têm tamanhos de diversos micrômetros permanece em uma placa de uma maneira dispersa e, desse modo, a densidade numérica do número total de inclusões do tipo B e inclusões do tipo C aumenta.
[0050] Além disso, como descrito acima, mesmo no caso da adição composta de REM e Ca, similarmente, a densidade numérica da quantidade total de inclusões do tipo B e inclusões do tipo C aumenta, dependendo da quantidade de Ca. No caso da adição composta de REM e Ca, as inclusões em que a quantidade de REM é elevada servem como um núcleo e as inclusões em que a quantidade de Ca é elevada são geradas na vizinhança do núcleo. Isto é, uma superfície das inclusões em que a quantidade de Ca é elevada tem uma fase líquida no aço derretido e supõe-se que o comportamento de agregação e incorporação desta seja similar àquele das inclusões com base em CaO-AI2O3 que são geradas durante a adição independente de Ca. Consequentemente, uma pluralidade de inclusões permanece na placa de uma maneira dispersa e, desse modo, considera-se que a densidade numérica da quantidade total de inclusões do tipo B e inclusões do tipo C aumenta.
[0051] Além disso, quando o tamanho de partícula ou o eixo principal da inclusão com base em CaO-AI2O3 excede aproximadamente 4 pm a 5 pm, esta inclusão é alongada devido à laminação e torna-se a inclusão do tipo A. Por outro lado, a inclusão com base em CaO-AI2O3 que tem o tamanho de partícula ou o eixo principal aproximadamente menor do que 4 pm a 5 pm é dificilmente alongada pela laminação (a relação entre o eixo maior/eixo menor é menor do que 3) e, desse modo, esta inclusão torna-se a inclusão do tipo B ou inclusão do tipo C. Além disso, as inclusões que são geradas no caso da adição composta de REM e Ca e em que a quantidade de REM é elevada são dificilmente alongadas pela laminação. Em consequência, em todas as in
17/53 clusões incluindo as inclusões que são geradas na vizinhança das inclusões que são geradas no caso da adição composta de REM e Ca e em que a quantidade de Ca é elevada, o alongamento das mesmas devido à laminação é impedido. Isto é, no caso da adição composta de REM e Ca, mesmo quando inclusões relativamente brutas estão presentes, elas são dificilmente alongadas pela laminação e as inclusões são compostas, desse modo, principalmente, de inclusões do tipo B ou inclusões do tipo C.
[0052] Além disso, os autores da presente invenção verificaram que a densidade numérica das inclusões do tipo B e inclusões do tipo C também é afetada pela quantidade de C no aço. A seguir, será descrito o efeito da quantidade de C no aço.
[0053] Um lingote em que a quantidade de C é 0,5% por % em massa é preparado e uma experiência é executada pelo mesmo método descrito acima para medir a densidade numérica das inclusões do tipo B e inclusões do tipo C. Além disso, os resultados da experiência do aço em que a quantidade de C é 0,5% e os resultados da experiência do aço acima descritos em que a quantidade de C está 0,7% são comparados entre si.
[0054] A partir do resultado da comparação, torna-se evidente que a densidade numérica do número total de inclusões do tipo B e inclusões do tipo C tem uma correlação com a quantidade de Ca e a quantidade de C. Isto é, verifica-se que mesmo quando a quantidade de Ca é a mesma, quanto maior a quantidade de C, mais aumenta a densidade numérica do número total de inclusões do tipo B e inclusões do tipo C. Especificamente, verificou-se que é necessário que as quantidades do elemento respectivo nos componentes químicos que são representadas por % em massa a ser controladas estejam dentro de uma faixa expressa pela seguinte Expressão II para tornar a densidade numérica do número total de inclusões do tipo B e inclusões do tipo C
18/53 em 5 partículas/mm2 ou menos.
Ca < 0,005 - 0,0035 x C... (Expressão II) [0055] A Expressão II representa que é necessário que o limite superior da quantidade de Ca seja alterado com base na quantidade de C. Isto é, uma vez que a quantidade de C aumenta, é necessário que o limite superior da quantidade de Ca seja reduzido. Além disso, embora o limite inferior da Expressão II não seja particularmente limitado, 0,0005 que é o limite inferior da quantidade de Ca por % em massa torna-se o limite inferior da Expressão II.
[0056] Considera-se que a razão pela qual quanto mais aumenta a quantidade de C, mais aumenta a densidade numérica do número total de inclusões do tipo B e inclusões do tipo C seja como segue. Quando a concentração de C no aço derretido é elevada, a faixa de temperatura de solidificação de uma temperatura da linha liquidus a uma temperatura da linha solidus é ampliada e uma estrutura do dendrito é desenvolvida desse modo durante a solidificação. Isto é, supõe-se que a estrutura do dendrito seja desenvolvida e em consequência, a microssegregação de um elemento do soluto entre o sólido e o líquido seja promovido e a inclusão tenda a ser capturada entre as ramificações dendríticas (as inclusões estão menos propensas a ser descarregadas no aço derretido de um sítio entre as ramificações dendríticas). Consequentemente, quando a quantidade de C é grande no aço onde a estrutura do dendrito tende a ser desenvolvida durante a solidificação, é necessário abaixar o limite superior da quantidade de Ca para que a Expressão II seja atendida.
[0057] Como descrito acima, pode-se ver que quando uma quantidade apropriada de REM e de Ca é adicionada de acordo com a quantidade de C, a quantidade de qualquer uma das inclusões do tipo A, inclusões do tipo B e inclusões do tipo C pode ser eficazmente reduzida. Além desta verificação, os autores da presente invenção também
19/53 examinaram a morfologia das inclusões que tendem a servir como um ponto de origem da fratura por fadiga.
[0058] Com respeito aos carbonitretos que incluem Ti:
[0059] De modo geral, o Ti é adicionado ao aço utilizado para os elementos para incrementar a força (dureza). No caso de o Ti ser incluído nos carbonitretos que incluem Ti, tais como o TiN, o mesmo é gerado como inclusões no aço. Os carbonitretos que incluem Ti têm uma dureza elevada e têm um formato angular. Quando os carbonitretos que incluem Ti brutos são gerados independentemente no aço, estes carbonitretos tendem a servir como um ponto de origem da fratura e, desse modo, as propriedades de dureza ou de fadiga podem se deteriorar.
[0060] Como descrito acima, a partir do exame da relação entre os carbonitretos que incluem Ti e das propriedades de dureza e fadiga, pode-se ver que quando a densidade numérica dos carbonitretos que incluem Ti têm um comprimento lateral longo de 5 pm ou mais é de 3 partículas/mm2 ou menos, as fraturas estão menos propensas a ocorrer e, desse modo, a deterioração das propriedades de dureza ou de fadiga pode ser impedida. Aqui, supõe-se que os carbonitretos que incluem Ti incluam carboneto de TiNb, nitreto de TiNb, carbonitreto de TiNb e outros ainda quando o Nb é incluído como um elemento opcional, além do carboneto de Ti, nitreto de Ti e carbonitreto de Ti.
[0061] É preferível reduzir a quantidade de Ti para reduzir os carbonitretos que incluem Ti brutos. No entanto, quando a quantidade de Ti é reduzida, é difícil incrementar preferivelmente a força (dureza) do aço. Portanto, os autores da presente invenção examinaram as condições para reduzir a quantidade de carbonitretos que incluem Ti brutos. Em consequência, os autores da presente invenção verificaram que no caso da adição de REM ou no caso da adição composta de REM e Ca, uma inclusão de composto que inclui Al, O, S e REM (incluindo adicio
20/53 nalmente o Ca no caso da adição de REM e Ca) é gerada no aço, e os carbonitretos que incluem Ti tendem a se precipitar preferivelmente de maneira composta nas inclusões de compostos que incluem REM e, desse modo, estes casos são preferíveis. Quando os carbonitretos que incluem Ti são preferivelmente precipitados de maneira composta na inclusão de composto que inclui REM, os carbonitretos que incluem Ti que são independentemente gerados no aço em um formato angular podem ser preferivelmente reduzidos. Isto é, a densidade numérica dos carbonitretos que incluem Ti independentes brutos que têm um comprimento de lado longo de 5 pm ou mais pode ser preferivelmente reduzida para 3 partículas/mm2 ou menos.
[0062] Os carbonitretos que incluem Ti que são precipitados de maneira composta na inclusão de composto que inclui REM estão menos propensos a servir como um ponto de origem de fratura. Considera-se que a razão para tal seja como segue. Quando os carbonitretos que incluem Ti precipitam-se de maneira composta na inclusão de composto que inclui REM, o tamanho da porção em formato angular dos carbonitretos que incluem Ti é pequeno. Por exemplo, já que os carbonitretos que incluem Ti têm um formato cúbico ou um formato retangular de paralelepípedo, em um caso em que o carbonitreto que inclui Ti está independentemente presente no aço, oito cantos dos carbonitretos que incluem Ti entram em contato com uma matriz. Por outro lado, em um caso em que os carbonitretos que incluem Ti precipitam-se de maneira composta na inclusão de composto que inclui REM e, por exemplo, a metade dos carbonitretos que incluem Ti entra em contato com a matriz, apenas quatro sítios dos carbonitretos que incluem Ti entram em contato com a matriz. Isto é, o canto dos carbonitretos que incluem Ti que entra em contato com a matriz é reduzido de oito sítios para quatro sítios. Em consequência, um ponto de origem de fratura é diminuído.
21/53 [0063] Além disso, supõe-se que a razão pela qual os carbonitretos que incluem Ti tendem a se precipitar de maneira composta de preferência nas inclusões de compostos que incluem REM seja como segue. Os carbonitretos que incluem Ti precipitam-se em um plano de cristal específico da inclusão de composto de REM e, desse modo, as propriedades de correspondência de treliça entre o plano de cristal da inclusão de composto de REM e os carbonitretos que incluem Ti tornam-se satisfatórias.
[0064] A seguir, serão descritos os componentes químicos da folha de aço relacionada à modalidade.
[0065] Primeiramente, no que diz respeito aos componentes básicos da folha de aço relacionada à modalidade, serão descritas uma faixa numérica de limitação de valor e a razão de limitação. Aqui, a % representa a % em massa.
C: 0,5% a 0,8% [0066] C (carbono) é um elemento importante para assegurar a força (dureza) da folha de aço. A força da folha de aço é assegurada ao ajustar a quantidade de C para 0,5% ou mais. Quando a quantidade de C é menor do que 0,5%, a temperabilidade diminui e, desse modo, a força necessária para uma folha de aço com alta resistência para a estrutura mecânica pode não ser obtida. Por outro lado, quando a quantidade de C excede 0,8%, um longo tempo é necessário para o tratamento a quente para assegurar a dureza ou a viabilidade e, desse modo, quando o tratamento a quente não é executado por muito tempo, há a preocupação que as propriedades de dureza e de fadiga da folha de aço possam se deteriorar. Consequentemente, a quantidade de C é controlada para estar entre 0,5% e 0,8%. O limite inferior da quantidade de C é ajustado de preferência a 0,65% e o limite superior da quantidade de C é ajustado de preferência a 0,78%.
Si: 0,15% a 0,60%
22/53 [0067] Si (silício) serve como desoxidante. Além disso, o silício é um elemento eficaz para incrementar a força (dureza) da folha de aço ao aumentar a temperabilidade. Quando a quantidade de silício é menor do que 0,15%, o efeito da adição acima descrito pode não ser obtido. Por outro lado, quando a quantidade de silício excede 0,60%, há a preocupação que a deterioração nas propriedades de superfície da folha de aço, que é causada por defeitos da faixa durante a laminação a quente, possa ser causada. Consequentemente, a quantidade de silício é controlada entre 0,15% e 0,60%. O limite inferior da quantidade de silício é ajustado de preferência a 0,20% e o limite superior da quantidade de silício é ajustado de preferência a 0,55%.
Mn: 0,40% a 0,90% [0068] Mn (manganês) é um elemento que serve como um desoxidante. Além disso, o Mn é um elemento eficaz para incrementar a força (dureza) da folha de aço ao aumentar sua temperabilidade. Quando a quantidade de manganês é menor do que 0,40%, o efeito pode não ser suficientemente obtido. Por outro lado, quando a quantidade de manganês excede 0,90%, há a preocupação que a dureza da folha de aço possa se deteriorar. Consequentemente, a quantidade de manganês é controlada entre 0,40% e 0,90%. O limite inferior da quantidade de manganês é ajustado de preferência a 0,50% e o limite superior da quantidade de manganês é ajustado de preferência a 0,75%.
Al: 0,010% a 0,070% [0069] Al (alumínio) é um elemento que serve como um desoxidante. Além disso, o Al é um elemento eficaz para a viabilidade crescente da folha de aço ao fixar o N. Quando a quantidade de Al é menor do que 0,010%, o efeito da adição acima descrito pode não ser suficientemente obtido. Quando a desoxidação não é suficiente, um efeito da redução do número de inclusões do tipo A por REM ou por Ca não é suficientemente exibido e, desse modo, é necessário que
23/53
0,010% ou mais de Al seja adicionado. Por outro lado, quando a quantidade de Al excede 0,070%, o efeito da adição acima descrito é saturado, uma inclusão bruta aumenta e, desse modo, há a preocupação que a dureza se deteriore ou um defeito de superfície tenda a ocorrer. Consequentemente, a quantidade de Al é controlada para estar entre 0,010% e 0,070%. O limite inferior da quantidade de Al é ajustado de preferência a 0,020% e o limite superior da quantidade de Al é ajustado de preferência a 0,045%.
Ti: 0,001% a 0,010% [0070] Ti (titânio) é um elemento eficaz para incrementar a força (dureza) da folha de aço. Quando a quantidade de Ti é menor do que 0,001%, o efeito acima descrito pode não ser suficientemente obtido. Por outro lado, quando a quantidade de Ti excede 0,010%, uma grande quantidade de TiN que tem um formato angular é gerada e, desse modo, há a preocupação que a dureza da folha de aço possa diminuir. Consequentemente, a quantidade de Ti é controlada entre 0,001% e 0,010%. O limite superior da quantidade de Ti é ajustado de preferência a 0,007%.
Cr: 0,30% a 0,70% [0071] Cr (cromo) é um elemento eficaz para incrementar a força (dureza) da folha de aço ao aumentar sua temperabilidade. Quando a quantidade de Cr é menor do que 0,30%, o efeito da adição acima descrito pode não ser suficiente. Por outro lado, quando a quantidade de Cr excede 0,70%, o custo da adição aumenta e o efeito da adição é saturado. Portanto, a quantidade de Cr é controlada entre 0,30% e 0,70%. O limite inferior da quantidade de Cr é ajustado de preferência a 0,35% e o limite superior da quantidade de Cr é ajustado de preferência a 0,50%.
Ca: 0,0005% a 0,0030% [0072] Ca (cálcio) é um elemento eficaz para incrementar as pro
24/53 priedades de dureza e de fadiga da folha de aço ao controlar a morfologia das inclusões. Quando a quantidade de Ca é menor do que 0,0005%, o efeito acima descrito pode não ser suficientemente obtido. Além disso, como é o caso da adição independente de REM a ser descrita posteriormente, há a preocupação que ocorra o entupimento do bocal durante a fundição contínua e, desse modo, a operação não seja estável. Além disso, há a preocupação com as inclusões de gravidade elevada específicas que são depositadas em um lado de uma superfície inferior de uma placa e, desse modo, essas propriedades de dureza ou de fadiga da folha de aço possam deteriorar-se. Por outro lado, quando a quantidade de Ca excede 0,0030%, por exemplo, inclusões brutas de óxido com baixo ponto de derretimento, tais como as inclusões com base em CaO-AI2O3 ou inclusões tais como as inclusões com base em CaS que são facilmente alongadas durante a laminação tendem a ser geradas e, desse modo, há a preocupação que as propriedades de dureza ou de fadiga da folha de aço possam se deteriorar. Além disso, a erosão do refratário do bocal tende a ocorrer e, desse modo, há a preocupação que a operação de fundição contínua possa não ser estável. Consequentemente, a quantidade de Ca é controlada entre 0,0005% e 0,0030%. O limite inferior da quantidade de Ca é ajustado de preferência a 0,0007% e com mais preferência 0,0010%. O limite superior da quantidade de Ca é ajustado de preferência a 0,0025% e com mais preferência para 0,0020%.
[0073] Além disso, é necessário controlar o limite superior da quantidade de Ca de acordo com a quantidade de C. Especificamente, é necessário que as quantidades dos elementos respectivos nos componentes químicos que são representadas por % em massa sejam controladas dentro de uma faixa expressa pela seguinte Expressão III. Em um caso em que a quantidade de Ca não atende à seguinte Expressão III, a densidade numérica do número total de inclusões do tipo
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B e inclusões do tipo C excede 5 partículas/mm2.
Ca < 0,005 - 0,0035 x C... (Expressão III)
REM: 0,0003% a 0,0050% [0074] REM (metal de terra rara) representa um elemento de terra rara e REM representa coletivamente 17 elementos incluindo Sc (escândio) (seu número atômico é 21), Y (ítrio) (seu número atômico é 39) e os lantanídeos (15 elementos do lantânio, que tem um número atômico de 57, ao lutécio, que tem um número atômico de 71). A folha de aço relacionada à modalidade inclui pelo menos um elemento selecionado desses elementos. De modo geral, como o REM, uma seleção é feita entre Ce (cério), La (lantânio), Nd (neodímio), Pr (praseodímio) e outros ainda do ponto de vista da disponibilidade fácil dos mesmos. Como um método de adição, por exemplo, um método de adição dos elementos ao aço como um metal misturado que é uma mistura destes elementos foi executado extensamente. Na folha de aço relacionada à modalidade, a quantidade total destes elementos de terra rara incluídos na folha de aço é ajustada como a quantidade de REM.
[0075] O REM é um elemento eficaz para incrementar as propriedades de dureza e de fadiga da folha de aço ao controlar a morfologia das inclusões no mesmo. Quando a quantidade de REM é menor do que 0,0003%, o efeito acima descrito pode não ser suficientemente obtido e ocorre o mesmo problema da adição independente de Ca. Isto é, a inclusão com base em CaO-AI2O3 ou um pouco de CaS é alongada devido à laminação e, desse modo, há a preocupação que a deterioração das características da folha de aço possa ocorrer. Além disso, uma vez que a inclusão de composto que inclui Al, Ca, O, S e REM nos quais os carbonitretos que incluem Ti tendem a ser compostos de preferência é menor, os carbonitretos que incluem Ti que são gerados independentemente na folha de aço aumentam e as propriedades de dureza ou de fadiga tendem a deteriorar-se. Por outro lado, quando a
26/53 quantidade de REM excede 0,0050%, o entupimento do bocal durante a fundição contínua tende a ocorrer. Além disso, já que a densidade numérica das inclusões com base em REM (óxido ou oxissulfeto) que é gerada é relativamente aumentada, há a preocupação que estas inclusões sejam depositadas em um lado de uma superfície inferior de uma placa que é curvada durante a fundição contínua e um defeito interno de um produto obtido por laminação da placa possa ser causado. Além disso, há a preocupação que a viabilidade da perfuração a frio e as propriedades de dureza e de fadiga da folha de aço possam ser deterioradas. Consequentemente, a quantidade de REM é controlada entre 0,0003% e 0,0050%. O limite inferior da quantidade de REM é ajustado de preferência a 0,0005% e com mais preferência 0,0010%. O limite superior da quantidade de REM é ajustado de preferência a 0,0040% e com mais preferência para 0,0030%.
[0076] Além disso, é necessário que as quantidades de Ca e REM a ser controladas sejam dependentes da quantidade de S. Especificamente, é necessário que as quantidades dos elementos respectivos nos componentes químicos que são representadas por % em massa sejam controladas dentro de uma faixa expressa pela seguinte Expressão IV. Quando a quantidade de Ca, a quantidade de REM e a quantidade de S não atendem à seguinte Expressão IV, a densidade numérica da inclusão do tipo A excede 5 partículas/mm2. Além disso, quando o valor do lado direito da seguinte Expressão IV é 2 ou mais, a morfologia da inclusão pode ser adicional e preferivelmente controlada. Além disso, o limite superior da seguinte Expressão IV não é particularmente limitado. No entanto, quando o valor do lado direito da seguinte Expressão IV excede 7, há a tendência que inclusões do tipo B ou do tipo brutas que têm um comprimento máximo que excede 20 pm sejam geradas. Consequentemente, o limite superior da seguinte Expressão IV é de preferência 7.
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0,3 < {Ca/40,88 + (REM/140)/2}/(S/32,07)... (Expressão IV) [0077] Além disso, quando (La/138,9 + Ce/140,1 + Nd/144,2) é utilizado no lugar de (REM/140) na Expressão IV, a quantidade de Ca e a quantidade de cada REM podem ser controladas dependendo da quantidade de S de uma maneira mais precisa. Além disso, a morfologia das inclusões pode ser preferivelmente controlada.
[0078] A folha de aço relacionada à modalidade inclui impurezas inevitáveis além dos componentes básicos acima descritos. Aqui, as impurezas inevitáveis representam um material auxiliar tal como sucata e elementos tais como P, S, O, N, Cd, Zn, Sb, W, Mg, Zr, As, Co, Sn e Pb, que são inevitavelmente incluídos nos processos de fabricação. Entre estes, P, S, O e N permitem que o efeito acima descrito seja preferivelmente exibido, e estes elementos são desse modo limitados como segue. Além disso, a quantidade de impurezas inevitáveis à exceção de P, S, O e N é de preferência limitada a 0,01% ou menos. No entanto, embora estas impurezas sejam incluídas na quantidade de 0,01% ou menos, o efeito acima descrito não é perdido. Aqui, a % representa a % em massa.
P: 0,020% ou menos [0079] P é um elemento que tem uma função de endurecimento sólido da solução. No entanto, P é um elemento de impureza que deteriora a dureza da folha de aço ao ser excessivamente incluído. Consequentemente, a quantidade de P é limitada a 0,020% ou menos. Além disso, P é inevitavelmente incluído no aço e, desse modo, não é necessário limitar particularmente o limite inferior da quantidade de P. O limite inferior da quantidade de P pode ser 0%. Além disso, ao considerar o refinamento geral atual (incluindo o refinamento secundário), o limite inferior da quantidade de P pode ser 0,005%.
S: 0,0070% ou menos [0080] S (enxofre) é um elemento de impureza que forma inclu
28/53 sões não metálicas e deteriora a viabilidade e a dureza da folha de aço. Consequentemente, a quantidade de S é limitada a 0,0070% ou menos e de preferência a 0,005% ou menos. Além disso, S é inevitavelmente incluído no aço e, desse modo, o limite inferior da quantidade de S não é particularmente limitado. O limite inferior da quantidade de S pode ser 0%. Além disso, ao considerar o refinamento geral atual (incluindo o refinamento secundário), o limite inferior da quantidade de S pode ser 0,0003%.
O: 0,0040% ou menos [0081] O (oxigênio) é um elemento de impureza que forma um óxido (inclusão não metálica). O óxido condensa-se, engrossa e deteriora a dureza da folha de aço. Consequentemente, a quantidade de O é limitada a 0,0040% ou menos. Além disso, O é inevitavelmente incluído no aço e, desse modo, não é necessário limitar particularmente o limite inferior da quantidade de O. O limite inferior da quantidade de O pode ser 0%. Além disso, ao considerar o refinamento geral atual (incluindo o refinamento secundário), o limite inferior da quantidade de O pode ser 0,0010%. A quantidade de O da folha de aço relacionada à modalidade representa a quantidade total de O (a quantidade de T.O) que é a soma de todas as quantidades de O incluindo o O de solução sólida no aço, o O presente nas inclusões e outros ainda.
[0082] Além disso, a quantidade de O e a quantidade de REM são controladas de preferência para estar dentro da faixa expressa pela seguinte Expressão V ao utilizar as quantidades de elementos respectivos representadas pela % em massa. Quando a seguinte Expressão V é satisfeita, a densidade numérica das inclusões do tipo A é de preferência adicionalmente reduzida. Além disso, o limite superior da seguinte Expressão V não é particularmente limitado. A partir do limite superior e do limite inferior da quantidade de O e da quantidade de REM, 0,000643 torna-se o limite superior da seguinte Expressão V.
29/53 x (REM/140) - 0/16 > 0... (Expressão V) [0083] Quando a quantidade de O e a quantidade de REM são controladas e, desse modo, quando um tipo misturado de dois tipos de óxidos compostos que incluem REM2O3 HAI2O3 (uma relação molar entre 0 REM2O3 e 0 AI2O3 é 1:11) e REM2O3 AI2O3 (uma relação molar entre 0 REM2O3 e AI2O3 é 1:1) é gerado, 0 número de inclusões do tipo A é de preferência adicionalmente reduzido. REM/140 na Expressão V representa uma relação molar entre REM e 0/16 representa uma relação molar do O. Para gerar 0 tipo misturado de REM2O3HAI2O3 e REM2O3 AI2O3, é preferível que a quantidade de REM seja adicionada para atender à Expressão V. Quando a quantidade de REM for pequena e não satisfizer a Expressão V, haverá a preocupação que um tipo misturado de AI2O3 e de REM2O3-11AI2O3 possa ser gerado. Há a preocupação que o AI2O3 reaja com o CaO para gerar a inclusão com base em CaO-AI2O3 e a inclusão com base em CaO-AI2O3 seja alongada devido à laminação.
N: 0,0075% ou menos [0084] N (nitrogênio) forma um nitreto (inclusão não metálica). N é um elemento de impureza que diminui as propriedades de dureza e de fadiga da folha de aço. Consequentemente, a quantidade de N é limitada a 0,075% ou menos. Além disso, N é inevitavelmente incluído no aço e, desse modo, não é necessário limitar particularmente o limite inferior da quantidade de N. O limite inferior da quantidade de N pode ser 0%. Além disso, ao considerar o refinamento geral atual (incluindo o refinamento secundário), o limite inferior da quantidade de N pode ser 0,0010%.
[0085] Na folha de aço relacionada à modalidade, os componentes básicos acima descritos são controlados e o restante inclui Fe e impurezas inevitáveis. No entanto, na folha de aço relacionada à presente modalidade, os seguintes componentes opcionais podem ser adicio
30/53 nalmente incluídos no aço, como necessário, além dos componentes básicos em substituição a uma parte do Fe incluída no restante.
[0086] Isto é, uma folha de aço laminada a quente relacionada à modalidade pode incluir adicionalmente pelo menos um entre Cu, Nb, V, Mo, Ni e B como um componente opcional à exceção dos componentes básicos acima descritos e das impurezas inevitáveis. Daqui por diante, uma faixa numérica de limitação de valor do componente opcional e a razão de limitação serão descritas. % representa por % em massa.
Cu: 0% a 0,05% [0087] Cu (cobre) é um elemento opcional que tem um efeito de incrementar a força (dureza) da folha de aço. Consequentemente, o Cu pode ser adicionado para estar dentro de uma faixa de 0% a 0,05%, como necessário. Além disso, quando o limite inferior da quantidade de Cu é ajustado a 0,01%, o efeito acima descrito pode ser preferivelmente obtido. Por outro lado, quando a quantidade de Cu excede 0,05%, há a preocupação que uma rachadura por operação a quente possa ocorrer durante a laminação a quente devido à fragilização do metal líquido (rachadura de Cu). O limite inferior da quantidade de Cu é ajustado de preferência a 0,02%. O limite superior da quantidade de Cu é ajustado de preferência a 0,04%.
Nb: 0% a 0,05% [0088] Nb (nióbio) forma carbonitretos. O Nb é um elemento opcional eficaz para impedir o engrossamento dos grãos ou para incrementar a dureza. Consequentemente, o Nb pode ser adicionado para estar dentro de uma faixa de 0% a 0,05%, como necessário. Além disso, quando o limite inferior da quantidade de Nb é ajustado a 0,01%, o efeito acima descrito pode ser preferivelmente obtido. Por outro lado, quando a quantidade de Nb excede 0,05%, os carbonitretos brutos do Nb se precipitam e, desse modo, há a preocupação que uma diminui
31/53 ção na dureza da folha de aço possa ser causada. O limite inferior da quantidade de Nb é ajustado de preferência a 0,02%. O limite superior da quantidade de Nb é ajustado de preferência a 0,04%.
V: 0% a 0,05% [0089] V (vanádio) forma carbonitretos similarmente ao Nb. V é um elemento opcional eficaz para impedir o engrossamento dos grãos ou para incrementar a dureza. Consequentemente, V pode ser adicionado para estar dentro de uma faixa de 0% a 0,05%, como necessário. Além disso, quando o limite inferior da quantidade de V é ajustado a 0,01%, o efeito acima descrito pode ser preferivelmente obtido. Por outro lado, quando a quantidade de V excede 0,05%, os precipitados brutos são gerados e, desse modo, há a preocupação que diminuições na dureza da folha de aço possam ser causadas. Uma faixa preferível é de 0,02% a 0,04%. O limite inferior da quantidade de V é ajustado de preferência a 0,02%. O limite superior da quantidade de V é ajustado de preferência a 0,04%.
Mo: 0% a 0,05% [0090] Mo (molibdênio) é um elemento opcional que tem um efeito de incrementar a força (dureza) da folha de aço através do incremento da temperabilidade e da resistência ao amolecimento da temperação. Consequentemente, o Mo pode ser adicionado para estar dentro de uma faixa de 0% a 0,05%, como necessário. Além disso, quando o limite inferior da quantidade de Mo é ajustado a 0,01%, o efeito acima descrito pode ser preferivelmente obtido. Por outro lado, quando a quantidade de Mo excede 0,05%, o custo da adição aumenta, não obstante o efeito da adição seja saturado. Portanto, o limite superior é ajustado a 0,05%. Uma faixa preferível é de 0,01% a 0,05%.
Ni: 0% a 0,05% [0091] Ni (níquel) é um elemento opcional eficaz para o incremento da força (dureza) da folha de aço e da dureza desta através do in
32/53 cremento da temperabilidade. Além disso, o Ni é um elemento opcional que tem um efeito de impedir a fragilização do metal líquido (rachadura de Cu) durante a adição de Cu. Consequentemente, o Ni pode ser adicionado para estar dentro de uma faixa de 0% a 0,05%, como necessário. Além disso, quando o limite inferior da quantidade de Ni é ajustado a 0,01%, o efeito acima descrito pode ser preferivelmente obtido. Por outro lado, quando a quantidade de Ni excede 0,05%, os custos de adição aumentam, não obstante o efeito da adição ser saturado, e o limite superior é ajustado desse modo a 0,05%. Uma faixa preferível é de 0,02% a 0,05%.
B: 0% a 0,0050% [0092] B (boro) é um elemento opcional eficaz em incrementar a força (dureza) da folha de aço ao incrementar a temperabilidade. Consequentemente, B pode ser adicionado para estar dentro de uma faixa de 0% a 0,0050%, como necessário. Além disso, quando o limite inferior da quantidade de B é ajustado a 0,0010%, o efeito acima descrito pode ser preferivelmente obtido. Por outro lado, quando a quantidade de B excede 0,0050%, o composto do tipo B é gerado e desse modo, a dureza da folha de aço diminui. Portanto, o limite superior é ajustado a 0,0050%. O limite inferior da quantidade de B é ajustado de preferência a 0,0020%. O limite superior da quantidade de B é ajustado de preferência a 0,0040%.
[0093] A seguir, será descrita uma estrutura metalográfica da folha de aço relacionada à modalidade.
[0094] A estrutura metalográfica da folha de aço relacionada à modalidade não é particularmente limitada contanto que a morfologia das inclusões acima descrita seja atendida e os componentes químicos acima descritos sejam satisfeitos. No entanto, sob as condições descritas na seguinte modalidade, uma estrutura metalográfica de uma folha de aço que é produzida pelo recozimento após a laminação a frio
33/53 tem principal mente ferrita + cementita esférica. Além disso, a relação esferoidizante da cementita é de 90% ou mais.
[0095] Densidade Numérica dos Carbonitretos que Incluem Ti que Têm um Lado Longo de 5 pm ou mais: 3 partículas/mm2 ou menos [0096] Na folha de aço relacionada à modalidade, um tipo de presença do carbonitreto que inclui Ti é especificado para incrementar as propriedades de fadiga. O Ti é adicionado à folha de aço relacionada à modalidade para incrementar a força (dureza). Quando o Ti é incluído, os carbonitretos que incluem TiN são gerados no aço como inclusões. Já que os carbonitretos que incluem Ti têm uma dureza elevada e têm um formato angular, quando os carbonitretos que incluem Ti brutos são gerados independentemente no aço, os carbonitretos que incluem Ti tendem a servir como um ponto de origem da fratura por fadiga. Consequentemente, para suprimir a deterioração das propriedades de fadiga, a densidade numérica dos carbonitretos que incluem Ti que no se precipitam de maneira composta em combinação com outras inclusões, estão independentemente presentes no aço e têm o lado longo de 5 pm ou mais é ajustada a 3 partículas/mm2. Quando a densidade numérica dos carbonitretos que incluem Ti é 3 partículas/mm2 ou menos, as fraturas de fadiga estão menos propensas a ocorrer. Além disso, como um método de controle da densidade numérica dos carbonitretos que incluem Ti que estão independentemente presentes no aço e têm um lado longo de 5 pm ou mais, como descrito acima, é preferível que os carbonitretos que incluem Ti sejam levados a se precipitar de preferência de maneira composta na inclusão de composto que inclui REM.
[0097] A folha de aço relacionada à modalidade descrita acima: [0098] De acordo com a modalidade, é provida uma folha de aço em que os componentes químicos do aço incluem, por % em massa: 0,5% a 0,8% de C; 0,15% a 0,60% de Si; 0,40% a 0,90% de Mn;
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0,010% a 0,070% de Al; 0,001% a 0,010% de Ti; 0,30% a 0,70% de Cr; 0,0005% a 0,0030% de Ca; 0,0003% a 0,0050% do REM; 0,020% ou menos de P; 0,0070% ou menos de S; 0,0040% ou menos de O; e 0,0075% ou menos de N, o restante composto de Fe e de impurezas inevitáveis. As quantidades dos elementos respectivos nos componentes químicos, que são representadas por % em massa, atendem à seguinte Expressão VI e à Expressão VII. O aço contém os carbonitretos que incluem Ti como inclusões, e a densidade numérica dos carbonitretos que incluem Ti que estão independentemente presentes no aço e têm um lado longo de 5 pm ou mais são 3 partículas/mm2 ou menos. 0,3 < {Ca/40,88 + (REM/140)/2}/(S/32,07)... (Expressão VI)
0,0005 < Ca < 0,005 - 0,0035 x C... (Expressão VII) [0099] Além disso, os componentes químicos podem incluir adicionalmente pelo menos um elemento selecionado do grupo que consiste, em % em massa, em 0% a 0,05% de Cu, 0% a 0,05% de Nb, 0% a 0,05% de V, 0% a 0,05% de Mo, 0% a 0,05% de Ni e 0% a 0,0050% de B.
[00100] Além disso, o aço pode conter adicionalmente inclusões de compostos incluindo Al, Ca, O, S e REM e as inclusões em que os carbonitretos que incluem Ti são unidos a uma superfície das inclusões de compostos.
[00101] Além disso, as quantidades dos elementos respectivos nos componentes químicos, que são representadas por % em massa, podem atender à seguinte Expressão VIII.
< 18 x (REM/140) - 0/16 < 0,000643... (Expressão VIII) [00102] Além disso, a estrutura metalográfica pode ter principalmente ferrita + cementita esférica. Além disso, uma relação esferoidizante da cementita pode ser de 90% ou mais.
[00103] A seguir, será descrito um método de fabricação da folha de aço relacionada à modalidade.
35/53 [00104] Similarmente a uma folha de aço geral, na folha de aço relacionada à modalidade, por exemplo, o metal quente do alto-forno é utilizado como matéria-prima. O aço derretido que é produzido ao executar o refinamento do conversor ou o refinamento secundário é submetido à fundição contínua para obter uma placa. Então, a placa é submetida à laminação a quente, laminação a frio, recozimento e outros ainda para obter uma folha de aço. Nesse momento, após um tratamento descarbonizante no conversor, o ajuste do componente de aço pelo refinamento secundário em uma concha e um controle de inclusão pela adição de Ca e REM são executados. Além disso, além do metal quente do alto-forno, o aço derretido obtido ao derreter a sucata de aço que é matéria-prima em uma fornalha elétrica pode ser utilizado como matéria-prima.
[00105] Ca ou REM é adicionado após ter ajustado um componente de um elemento de adição tal como Ti à exceção de Ca e REM e após ter assegurado um tempo para a flutuação do AI2O3 que é gerado pela desoxidação do Al. Quando uma grande quantidade de AI2O3 permanece no aço derretido, Ca ou REM é utilizado para uma redução do AI2O3. Portanto, a relação entre o Ca ou o REM que é utilizado para a fixação do S diminui e, desse modo, a geração de MnS pode não ser suficientemente impedida.
[00106] Já que o Ca tem uma pressão de vapor elevada, o Ca é adicionado de preferência como uma liga de Ca-Si, uma liga de Fe-CaSi, uma liga de Ca-Ni e outros ainda para incrementar o rendimento. Para a adição destas ligas, fios de liga das ligas respectivas podem ser utilizados. O REM pode ser adicionado em um tipo de uma liga de FeSi-REM ou de um metal misturado. O metal misturado é um material misturado de elementos de terra rara. Especificamente, o metal misturado inclui aproximadamente 40% a 50% de Ce e aproximadamente 20% a 40% de La em muitos casos. Por exemplo, um metal misturado
36/53 composto de 45% de Ce, 35% de La, 9% de Nd, 6% de Pr e impurezas inevitáveis e outros ainda está disponível.
[00107] Uma ordem de adição de Ca e REM não é particularmente limitada. No entanto, quando o Ca é adicionado após a adição de REM, o tamanho das inclusões tende a se tornar ligeiramente pequeno e a adição é executada desse modo de preferência nesta ordem.
[00108] Após a desoxidação do Al, o AI2O3 é gerado e é parcialmente agrupado. No entanto, quando a adição de REM é executada antes da adição de Ca, uma parte do conjunto é reduzida e decomposta e o tamanho do conjunto pode ser reduzido. Por outro lado, quando a adição de Ca é executada antes da adição de REM, há a preocupação que a composição de AI2O3 possa ser alterada para a inclusão com base em CaO-AI2O3 que tem um baixo ponto de fusão, e o conjunto de AI2O3 pode ser convertido em uma inclusão com base em CaO-AI2O3 bruta. Consequentemente, é preferível que o Ca seja adicionado após a adição de REM.
[00109] O aço derretido após o refinamento é continuamente fundido a fim de se obter uma placa. A placa é laminada a quente após o aquecimento e então o enrolamento é executado a 450°C a 660°C. Depois que a folha de aço laminada a quente é submetida a decapagem, a retenção da folha de aço laminada a quente é executada à temperatura de transformação Ac1 ou inferior ou em uma região bifásica de 710°C a 750°C por 96 horas ou menos, de acordo com a dureza do produto alvo, por meio de que a cementita é esferoidizada (recozimento esferoidizante da cementita). A temperatura de transformação Ac1 é uma temperatura em que o encolhimento da transformação é iniciado em um teste de expansão térmica (a uma taxa de aquecimento de 5°C/s). O recozimento pode ser omitido. Além disso, a laminação a frio é executada com uma redução de laminação de 55% ou menos. No entanto, a redução de laminação pode ser 0%, isto é, a laminação
37/53 a quente pode ser omitida. Então, o recozimento acima descrito, isto é, o recozimento à temperatura de transformação Ac1 ou inferior ou em uma região bifásica de 710°C a 750°C por 96 horas ou menos é executado. Então, a laminação de acabamento e encruamento superficial com uma redução de laminação de 4,0% ou menos pode ser executada, tal como necessário, para incrementar as propriedades da superfície.
Exemplo 1 [00110] Um efeito de um aspecto da invenção será descrito mais detalhadamente com referência aos exemplos. No entanto, uma condição nos exemplos é somente um exemplo condicional adaptado para confirmar a reprodutibilidade e um efeito da invenção, e a invenção não é limitada ao exemplo condicional. A invenção pode adaptar várias condições contanto que o objeto da invenção possa ser realizado sem que se desvie do âmbito da invenção.
[00111] O metal quente do alto-forno foi utilizado como matériaprima. Após um pré-tratamento do metal quente e um tratamento descarbonizante em um conversor, o ajuste do componente foi executado pelo refinamento de concha, por meio de que 300 toneladas de aço derretido tendo os componentes mostrados nas Tabelas 3 e 4 foram derretidas. No refinamento de concha, primeiramente, a desoxidação foi executada pela adição de Al. Então, o componente de outros elementos tais como o Ti foi ajustado e a retenção foi então executada por 5 minutos ou mais a fim de permitir que o AI2O3 gerado pela desoxidação de Al flutuasse. Então, o REM foi adicionado e a retenção foi executada por 3 minutos para que o REM fosse misturado uniformemente. Então, o Ca foi adicionado. Como o REM, o metal misturado foi utilizado. Os elementos do REM contidos no metal misturado incluíram 50% de Ce, 25% de La e 10% de Nd, o restante composto de impurezas inevitáveis. Consequentemente, as porcentagens dos elementos
38/53 respectivos do REM incluídos em uma folha de aço que foi obtida eram substancial mente as mesmas que os valores obtidos ao multiplicar a quantidade de REM mostrada na Tabela 3 pelas porcentagens acima descritas dos elementos respectivos do REM. Uma vez que o Ca tem uma pressão de vapor elevada, uma liga de Ca-Si foi adicionada para incrementar o rendimento.
[00112] O aço derretido após o refinamento foi submetido à fundição contínua para obter uma placa que tem uma espessura de 250 mm. Então, a placa foi aquecida a 1.200°C e foi retida por uma hora. Então, a placa foi laminada a quente para ter uma espessura de folha de 4 mm e então o enrolamento foi executado de 450°C a 660°C. A folha de aço laminada a quente foi submetida à decapagem. Então, sob as condições mostradas na Tabela 2, o recozimento laminado a quente, a laminação a frio da folha e o recozimento laminado a quente da folha foram executados e a laminação de acabamento e encruamento superficial com uma redução de laminação de 4,0% ou menos foi executada, tal como necessário. A estrutura metalográfica da folha laminada a quente era ferrita + perlita ou ferrita + bainita + perlita. Já que a cementita foi esferoidizada pelo recozimento, a estrutura metalográfica após o recozimento laminado a quente da folha (após o recozimento laminado a quente da folha no exemplo de omissão do recozimento laminado a quente da folha) era ferrita + cementita esferoidizada.
[00113] Com respeito à folha de aço laminada a quente que foi obtida, a composição das inclusões e o comportamento de deformação (uma relação entre o eixo maior/eixo menor após a laminação; relação de aspecto) foram examinados. Uma seção transversal paralela com uma direção de laminação e uma direção de espessura da folha foram ajustadas como um plano de observação, e 60 campos visuais foram observados ao utilizar um microscópio óptico em uma ampliação de
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400 vezes (no entanto, uma ampliação de 1.000 vezes no caso da medição do formato das inclusões em detalhe). Inclusões que têm um tamanho de partícula (no caso das inclusões esféricas) ou um eixo principal (no caso das inclusões deformadas) de 1 pm ou mais foram observadas nos campos visuais da observação respectiva, e estas inclusões foram classificadas em inclusão do tipo A, inclusão do tipo B e inclusão do tipo C. Além disso, a densidade numérica destas inclusões foi medida. Além disso, a densidade numérica de uma inclusão que é carbonitreto que inclui Ti angular que se precipita independentemente no aço e tem um lado longo maior do que 5 pm também foi medida. Os carbonitretos que incluem Ti podem ser discriminados por um formato angular e por uma cor do mesmo. Além disso, a estrutura metalográfica da folha de aço laminada a quente pode ser observada ao utilizar uma SEM (Microscopia de Varredura Eletrônica) que tem uma função de ΕΡΜΑ (Análise de Microssonda Eletrônica) e de EDX (Análise de Energia Dispersiva de Raios X). Neste caso, o carbonitreto que inclui Ti, a inclusão de composto que inclui REM, o MnS, a inclusão com base em CaO-AI2O3 e outros ainda nas inclusões podem ser identificados.
[00114] Como critérios de avaliação das inclusões, em um exemplo de inclusão do tipo A, inclusão do tipo B e inclusão do tipo C (o número total de inclusões do tipo B e inclusões do tipo C foi avaliado), um caso em que a densidade numérica excedeu 5 partículas/mm2 foi ajustado como B (Ruim), um caso em que mais de 3 partículas/mm2 a 5 partículas/mm2 foram ajustadas como G (Bom) e um caso em que mais de 1 parte/mm2 a 3 partículas/mm2 foram ajustadas como VG (Muito Bom) e um caso em que 1 parte/mm2 ou menos foi ajustado como GG (Extremamente Bom). Em um caso em que uma inclusão bruta que tem o comprimento máximo de 20 pm ou mais como o tipo B e o tipo C, um caso em que mais de 3 partículas/mm2 foram ajustadas como B (Ru
40/53 im), um caso em que mais de 1 parte/mm2 a 3 partículas/mm2 foram ajustadas como G (Bom), um caso em que 1 parte/mm+ ou menos foi ajustada como VG (Muito Bom). Além disso, um caso em que os carbonitretos que incluem Ti que estavam independentemente presentes no aço e tinham um lado longo de 5 pm ou mais, um caso em que a densidade numérica é maior do que 3 partículas/mm2 foi ajustada como B (Ruim), um caso em que mais de 2 partículas/mm2 a 3 partículas/mm2 foram ajustadas como G (Bom) e um caso em que 2 partículas/mm2 ou menos foram ajustadas como VG (Muito Bom).
[00115] Além disso, com respeito à folha de aço laminada a quente que foi obtida, um tratamento de resfriamento brusco e um tratamento de temperação foram executados para avaliar as propriedades de dureza e de fadiga. O resfriamento brusco foi executado ao aquecer a folha de aço laminada a quente a 900°C e ao reter a folha de aço laminada a quente por 30 minutos. Então, o tratamento de temperação foi executado ao aquecer a folha de aço laminada a quente a 220°C, reter a folha de aço laminada a quente por 60 minutos e resfriar a folha de aço laminada a quente em uma fornalha. Um valor de impacto à temperatura ambiente foi medido pelo teste de Charpy (por exemplo, ISO 148-1: 2003) para avaliar a dureza. Um teste tênsil pulsante (por exemplo, ISO 1099: 2006) foi executado para avaliar as propriedades de fadiga. No teste tênsil pulsante, uma curva S-N foi criada para obter um limite de fadiga. Um teste de medição da dureza de Vickers (por exemplo, ISO 6507-1: 2005) à temperatura ambiente foi executado para avaliar a dureza (força). Como critérios de avaliação das propriedades respectivas, 6 J/cm2 ou mais do valor de impacto, 500 MPa ou mais do limite de fadiga e 500 ou mais de dureza foram avaliados como aprovados.
[00116] Além disso, com respeito aos componentes químicos da folha de aço laminada a quente que foi obtida, a análise quantitativa foi
41/53 executada utilizando ICP-AES (Espectroscopia por Emissão Atômica de Plasma Acoplado Indutivamente) ou ICP-MS (Espectrometria de Massa de Plasma Acoplado Indutivamente). Além disso, uma quantidade mínima de elementos de REM pode ser menor do que um limite de análise em alguns casos. Neste caso, o cálculo pode ser executado ao utilizar a relação entre o elemento e um valor analisado de Ce com a quantidade maior que é proporcional à quantidade em um metal misturado (50% de Ce, 25% de La e 10% de Nd). Além disso, o valor do lado direito da seguinte Expressão 1, o valor do lado direito da seguinte Expressão 2 e o valor do lado esquerdo da seguinte Expressão 3, que são calculados a partir das quantidades dos elementos respectivos nos componentes químicos que são representadas por % em massa, são mostrados na Tabela 4.
0,3 < {Ca/40,88 + (REM/140)/2}/(S/32,07)... (Expressão 1)
Ca < 0,005 - 0,0035 x C... (Expressão 2) x (REM/140) - 0/16 > 0... (Expressão 3) [00117] As condições de produção e os resultados da produção são mostrados nas Tabelas 2 a 4. Nas tabelas, um sublinhado é dado a um valor numérico que se desvia do alcance da invenção. Todos os exemplos atenderam ao alcance da invenção, e as folhas de aço dos exemplos eram excelentes nas propriedades de força (dureza), dureza e fadiga. Por outro lado, já que os exemplos comparativos não atenderam à condição da invenção, as propriedades de dureza (força), dureza, fadiga e outros ainda não foram suficientes.
42/53
TABELA 2
Laminação de acabamento e encruamento superficial Redução da laminação (%) 2,0 4,0 4,0 1,0 2,5 O_ CO
Folha laminada a frio Recozimento Tempo de retenção (h) 48 48 48 36 48 48 48 36 48 48 48 24 48 48 48 48 48 48 48
Temperatura de recozimento (*C) 720 750 710 710 710 710 710 710 710 710 720 710 710 710 710 710 750 750 710
Laminação a frio Redução da laminação (%) 50 55 50 40 50 25 25 40 25 55 55 30 50 55 50 25 50 50 50
Folha laminada a quente Recozimento Tempo de retenção (h) 48 48 48 48 48 36 36 48 36 48 48 48 48 48 48 36 48 48
Temperatura de recozimento (*C) 730 750 710 720 720 730 730 720 730 750 740 750 720 710 750 730 750 1 720
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TABELA 3
46/53
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OBSERVAÇÕ ES
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VALOR DE IMPACT 0 (J/cm2) 7,5 7,0 6,7 6,2 6,3 CD 6,8 8,8 cd‘ 8,3 6,4 7,5 6,3
DUREZ A (Hv) 505 575 560 515 550 540 535 515 510 545 530 525 535
INCLUSÕES DENSIDADE NUMÉRICA DE CARBONITRETOS COM INCLUSÃO DE Ti (PartícuIas/mm2) VG VG VG VG 0 0 0 VG VG VG VG VG VG
INCLUSÕ ES GRAÚDAS >20μΜ VG VG VG VG VG VG VG VG VG VG VG VG VG
Q_ CQ Q_ O Η Ο Η O VG VG GG VG VG VG VG GG GG VG 0 VG VG
TIP OA VG VG O GG 0 VG GG VG GG GG 0 VG VG
COMPONENTES QUÍMICOS (% em massa) LADO ESQUERD 0 DA EXPRESSA 03 εοοοΌ 0,0001 0,0004 0,0002 -0,0001 0,0000 0,0000 0,0005 0,0001 0,0001 0,0000 0,0002 0,0002
LADO DIREITO DA EXPRESS Ã0 2 0,0033 0,0022 0,0023 0,0031 0,0023 0,0026 0,0027 0,0032 0,0031 0,0023 0,0026 0,0027 0,0023
LADO DIRETITO DA EXPRESSA 0 1 0,56 0,33 0,30 2,85 0,30 1,39 2,60 0,66 4,54 2,79 0,31 0,85 0,49
m
z
TABELA 4 CM o Tb LO CD 00 Q - CM co
Exemplos
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ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο Ο ο ο ο
ο ΙΟ ΙΟ ΙΟ ΙΟ ΙΟ ο ο ΙΟ ο ο ο 10 ο 0 0 ο 0 Ο ο 0 0
ΙΟ 0 b~ 0 <0 ΙΟ ΙΟ ΙΟ ΙΟ 0 ΙΟ b~ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
00 C0 r- ο 00 00 00 σ> ο 00 σ> οι ο 0 b- 0 0 0 ο
CD 1^ co οο 00 0 0 1^ 1^ 1^ C0 00 <0 00 0 0 b- b- b- 0 b- 0
Ο ο ο ΙΟ ΙΟ ο ΙΟ ΙΟ ο ΙΟ ΙΟ ΙΟ ο 0 ο 0 ο ο ο 0 ο 0
00 s|- οι οι 00 st οο οο οο οι 00 οι οι 0 0 ΟΙ 0 ΟΙ
LO ΙΟ ΙΟ ΙΟ ΙΟ LO ΙΟ ΙΟ ΙΟ ΙΟ ΙΟ 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
> > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > >
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
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0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 > > > > > > > 0 > > > > > > > > > >
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
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ο 0 οι 0 ο ο οι 00 οι οι ΟΙ st ^ι- ^ι- 0 0 οι οι
ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο Ο Ο ο ο ο
ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο Ο Ο ο ο ο
ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο Ο Ο ο ο ο
ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο Ο Ο ο ο ο
ΙΟ τ|- b- b- 00 οο ΙΟ τ|- ο 0 0 0 0 0 0 0
ΟΙ οι οι οι οι οι οι οι οι οι 00 οι οι οι οι οι οι ΟΙ ΟΙ οι οι οι
Ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο
Ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο
Ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο ο
ο σ> ΙΟ b- ΙΟ οι οι οο <0 ο οι 00 ο b- 0 0 0 0 0
0 00 Τ— b. b- τ|- ΙΟ οο 0 Τ— 00 Ο) τ|- 00 σ> 0 ο Ο) Ο ο σ> 0
ο 0 ο ο ο ο ο ο ο Ο ο ο ο ο ο ο ο
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y— y— y— y— y— y— οι Ο1 Ο1 Ο1 οί OL 01 οι Οί ΟΙ 00 οο οο οο οο
50/53
DEFEITOS DE CAREPA 0CORRERAM DURANTE A LAMINAÇÃO A QUENTE
700 650 700 700 550 450 550 o o UO 550 450 400 400 550 450 009
σ> 8,6 ti- 8,3 6,9 5,7 6,3 CXI CD 6,5 5,5 5,3 5,6 6,5 5,3 6,9
520 540 530 520 490 575 485 LD LD LD 490 565 515 520 495 575 475
VG VG VG VG VG VG VG 0 > VG VG VG VG VG m VG
VG VG VG VG VG VG VG 0 > VG VG VG VG VG VG
VG 0 0 0 VG VG VG 0 > VG VG VG VG VG VG VG
VG VG VG VG VG VG VG 0 > VG VG m VG VG VG VG
o o o o o o o o o o o o o o o o 0,0001 0,0001 0,0001 CXI o o o θ' 0,0001 0,0001 0,0001 0,0001 0,0001 0,0001 0,0001
0,0024 0,0024 0,0025 0,0025 0,0033 0,0022 0,0025 sti CXI o o o' 0,0025 0,0025 0,0025 0,0026 0,0025 0,0025 0,0025
0,96 0,97 96Ό 0,97 0,89 0,77 0,67 m CD o 0,71 0,74 0,77 0,70 0,68 0,71 0,74
o o O o 0,004 8
0,00 2 0,05 0
36 37 38 39 _ LQ Cfi. ÇQ. o -
tn ο ο. E φ
ω ο >
51/53
0 CUSTO ADICIONAL FICOU ALÉM DE UMA FAIXA PERMISSÍVEL. FOI GERADO ENTUPIMENTO DE BO- CAL FOI GERADO ENTUPIMENTO DE BO- CAL OCORREU FISSURA DURANTE A LAMINAÇÃO A QUNTE
550 300 450 400 400 o LO st 300 400 400 400 400 400 300
6,6 3,3 5,4 4,4 4,8 3,8 4,9 5,1 5,3 5,4 5,2 3,7
565 515 520 515 520 LO CN LO 510 530 535 520 515 525 550
VG VG VG m m 0 > VG VG VG VG VG VG VG
VG 0 m VG VG CD VG VG VG VG VG VG VG
VG GG 0 VG VG 0 > VG m VG VG VG VG VG
VG VG CD m co 0 > CD VG VG 0 VG VG VG
CN O O O O 0,0004 0,0004 -0,0001 -0,0001 CO o o o θ' CN O O O o εοοοΌ 0,0002 0,0005 0,0001 0,0001 0,0002
0,0025 0,0024 0,0032 0,0025 0,0027 IO CN O O o' 0,0029 0.0024 0,0025 0,0026 0,0026 0,0025 0,0025
0,73 0,34 1,26 0,43 o C0 o co 00 o 0.29 1,09 0,77 0,29 0,71 0,77 rro
CN co LO co 1^- 00 σ> 20 5. 22 23 24
52/53
0 CUSTO ADICIONAL FICOU ALÉM DE UMA FAIXA PERMISSÍVEL. 0 CUSTO ADICIONAL FICOU ALÉM DE UMA FAIXA PERMISSÍVEL.
350 350 500 550 400
4,1 4,2 6,7 C0~ 4,4
560 555 545 540 530
VG VG VG VG VG
VG VG VG VG VG
VG VG VG VG VG
VG VG VG VG VG
CM O O O O 0,0002 0,0002 0,0002 0,0002
0,0026 0,0025 0,0026 0,0025 0,0025
o 00 o o 00 o 0,75 0,77 00 1^ o
0,005 -1
0,05 1
LO CM (0 CM CM CO CM 03 CM
53/53
Aplicabilidade Industrial [00118] De acordo com os aspectos da invenção acima descrita, uma folha de aço que tem força (dureza) excelente, resistência ao desgaste e viabilidade de perfuração a frio e que tem excelentes propriedades de dureza e de fadiga devido a uma redução nas inclusões do tipo A, inclusões do tipo B e inclusões do tipo C no aço e que impede que os carbonitretos que incluem Ti brutos sejam gerados, pode ser provida. Consequentemente, a aplicabilidade industrial é elevada.

Claims (5)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Folha de aço, caracterizada pelo fato de que os componentes químicos de um aço consistem de, por % em massa:
    0,5% a 0,8% de C;
    0,15% a 0,60% de Si;
    0,40% a 0,90% de Mn;
    0,010% a 0,070% de Al;
    0,001% a 0,010% de Ti;
    0,30% a 0,70% de Cr;
    0,0005% a 0,0030% de Ca;
    0,0003% a 0,0050% de REM;
    0,020% ou menos de P;
    0,0070% ou menos de S;
    0,0040% ou menos de O; e
    0,0075% ou menos de N,
    0% a 0,05% de Cu,
    0% a 0,05% de Nb,
    0% a 0,05% de V,
    0% a 0,05% de Mo,
    0% a 0,05% de Ni e
    0% a 0,0050% de B, e o restante composto de Fe e impurezas inevitáveis, em que as quantidades dos elementos respectivos nos componentes químicos, que são representadas por % em massa, atendem à seguinte Expressão 1 e à Expressão 2 e o aço contém um carbonitreto que inclui Ti como uma inclusão, e uma densidade numérica do carbonitreto que inclui Ti que tem um lado longo de 5 pm ou mais é de 3 partículas/mm2 ou menos.
    0,3 < {Ca/40,88 + (REM/140)/2}/(S/32,07)... (Expressão 1)
    Ca £ 0,005 - 0,0035 x C... (Expressão 2)
    Petição 870180138139, de 05/10/2018, pág. 4/9
  2. 2/2
    2. Folha de aço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os componentes químicos incluem adicionalmente pelo menos um elemento selecionado do grupo que consiste, por % em massa, em:
    0% a 0,05% de Cu,
    0% a 0,05% de Nb,
    0% a 0,05% de V,
    0% a 0,05% de Mo,
    0% a 0,05% de Ni e
    0% a 0,0050% de B.
  3. 3. Folha de aço, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o aço contém adicionalmente uma inclusão de composto incluindo Al, Ca, O, S e REM e uma inclusão em que o carbonitreto que inclui Ti é unido a uma superfície de inclusão de composto.
  4. 4. Folha de aço, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que as quantidades dos elementos respectivos nos componentes químicos, que são representadas por % em massa, atendem à seguinte Expressão 3:
    18 x (REM/140) - 0/16 > 0... (Expressão 3)
  5. 5. Folha de aço, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que as quantidades dos elementos respectivos nos componentes químicos, que são representadas por % em massa, atendem à seguinte Expressão 4:
    18 x (REM/140) - 0/16 > 0... (Expressão 4)
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