BR112014021801B1 - chapa de aço para estampagem a quente, método para sua produção - Google Patents

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Tanahashi Hiroyuki
Tomokiyo Toshimasa
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Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp
Nippon Steel Corp
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Abstract

resumo "chapa de aço para estampagem a quente, método para sua produção, e material de aço de estampagem a quente". material de aço de estampagem a quente, o que assegura uma boa resistência à fragilização de hidrogênio, a dita chapa de aço apresentando a composição química de: c : 0,18-0,26%; si: mais de 0,02% e não mais de 0,05%; mn: 1,0 a 1,5%; p: 0,03% ou menos; s: 0,02% ou menos; al: 0.001 a 0,5%; n: 0,1% ou menos; o: 0,001-0,02%; cr: de 0 a 2,0%; mo: 0 a 1,0%; v: 0 a 0,5%; w: 0 a 0,5%; ni: de 0 a 5,0%; b: de 0 a 0,01%; ti: 0 a 0,5%; nb: 0 a 0,5%; cu: 0 a 1,0%; e equilíbrio: fe e impurezas, em termos de % em massa, a concentração de uma inclusão contendo mn não é menos do que 0,010% em massa, e menos do que 0,25% em massa, e a razão numérica de um óxido de mn para a inclusão apresentando um comprimento máximo de 1,0 a 4,0 µm é de 10,0% ou mais.

Description

CHAPA DE AÇO PARA ESTAMPAGEM A QUENTE E MÉTODO PARA SUA PRODUÇÃO.
CAMPO TÉCNICO [001] A presente invenção refere-se a uma chapa de aço para estampagem a quente, um método para a sua produção, e um material de aço de estampagem a quente.
TÉCNICA DE ANTECEDENTE [002] No campo dos equipamentos de transporte, tais como veículos, uma tentativa é amplamente feita para reduzir a massa pela utilização de materiais de alta resistência. Por exemplo, em automóveis, o uso de chapas de aço de alta resistência tem sido aumentado constantemente com a intenção de melhorar a segurança de colisão e aprimorar a funcionalidade sem aumentar a massa do corpo do carro, e também melhorar a eficiência de combustível para reduzir as emissões de dióxido de carbono.
[003] Neste movimento de expansão da utilização de chapas de aço de alta resistência, o maior problema é a manifestação de um fenômeno chamado degradação de capacidade de fixação da forma, o que é mais provável de ocorrer conforme a resistência da chapa de aço é aumentada. O fenômeno é mais provável de ocorrer conforme a quantidade de recuperação elástica após a formação aumenta com o aumento da resistência, e o fenômeno causa tal um problema adicional específico de chapas de aço de alta resistência que não é fácil de obter a forma desejada.
[004] Para resolver o problema, é necessário um método usual para formação de uma chapa de aço de alta resistência, adicionalmente, para realizar uma etapa de processamento necessária (por exemplo, restabelecida) para um material de baixa resistência livre do problema da degradação da capacidade de fixação da forma, ou alterar a forma do produto.
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2/50 [005] Como um método para resolver tais situações, um método formação a quente chamado de método de estampagem a quente tem recebido atenção. O método de estampagem a quente é um método no qual uma chapa de aço (material processado) é aquecida a uma temperatura predeterminada (em geral, a temperatura que serve como uma fase de austenita), e estampada por uma fieira tendo uma temperatura (por exemplo, temperatura ambiente) menor do que a temperatura do material processado com a resistência do material processado diminuída para facilitar a formação, pelo que uma forma desejada pode ser facilmente provida, e também um tratamento térmico rápido arrefecimento (têmpera), utilizando a diferença de temperatura entre o material processado e a prensagem é realizada para aumentar a resistência de um produto depois da formação.
[006] Nos últimos anos, o processo de estampagem a quente foi reconhecido pela sua utilidade, e uma vasta faixa de materiais de aço têm sido considerados para ser aplicados. Exemplos destes incluem materiais de aço, que são utilizados sob um ambiente corrosivo grave, como componentes de chassi de automóveis, e materiais de aço equipados com porções perfuradas com a finalidade de aderir a outros componentes. Assim, materiais de aço obtidos pelo método de estampagem a quente foram obrigados a ter não só a resistência, mas também resistência à fragilização por hidrogênio.
[007] Isto porque, enquanto é geralmente conhecido que a resistência à fragilização de hidrogênio é reduzida com o aumento da resistência de materiais de aço, um material de aço obtido pelo processo de estampagem a quente em geral, tem uma elevada resistência, e, por conseguinte, na aplicação do método de estampagem a quente ao material de aço, o material de aço é exposto a um ambiente corrosivo para acelerar a entrada de hidrogênio no aço, e massiva tensão residual ocorre como processamento, tal como perfuração é executada,
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3/50 levantando assim a possibilidade de que a fragilização de hidrogênio ocorra.
[008] De tal um ponto de vista, uma técnica destinada a garantir a resistência à fragilização de hidrogênio também tem sido proposta para o material de aço, cuja resistência é aumentada pelo método de estampagem a quente. Por exemplo, a Literatura de Patente 1 descreve uma técnica relativa a uma chapa de aço tendo resistência à ruptura retardada (o mesmo significado que resistência à fragilização de hidrogênio), incluindo a uma densidade predeterminada de um ou mais dos óxidos, sulfetos, produtos cristalizados compósitos e produtos precipitados compósitos de Mg tendo um tamanho médio de partícula em uma faixa predeterminada. Literatura de Patente 2 descreve uma técnica em que a característica de puncionamento é melhorada pela realização de puncionamento (perfuração), em um estado de alta temperatura (quente) após aquecer por estampagem a quente e antes de pressionar, de modo que a resistência à ruptura retardada é melhorada.
LITERATURAS DA TÉCNICA ANTERIOR
LITERATURAS DE PATENTE [009] Literatura de Patente 1 JP2006-9116A [0010] Literatura de Patente 2 JP2010-174291A [0011 ] Literatura de Patente 3 JP2006-29977A SUMÁRIO DA INVENÇÃO
PROBLEMAS A SEREM RESOLVIDOS PELA INVENÇÃO [0012] Embora a técnica divulgada na Literatura de Patente 1 seja uma excelente técnica, mas é uma técnica em que Mg que não é facilmente incluído em geral é feito existir no aço, e um produto que contenha Mg é altamente controlado. Portanto, uma técnica mais facilmente praticável é desejada.
[0013] A técnica divulgada na Literatura de Patente 2 é uma técni
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4/50 ca baseada na perfuração a quente em que puncionamento (perfuração) é realizado em um estado de alta temperatura (quente) após o aquecimento para a estampagem a quente e antes de pressionar. Assim, alta precisão dimensional não pode ser assegurada em um material de aço depois de estampagem a quente. Além disso, a forma capaz de ser formada por meio da técnica é restrita. Portanto, é difícil ampliar a faixa de aplicações (componentes) do método de estampagem a quente pela técnica divulgada na Literatura de Patente 2.
[0014] Assim, não foi proposta uma técnica que garanta boa resistência à fragilização de hidrogênio, mesmo quando processamento que leva a remanescente de tensão, tal como perfuração, é realizado após estampagem a quente e que é facilmente praticável.
[0015] Por conseguinte, um objetivo da presente invenção é o de proporcionar uma chapa de aço para estampagem a quente, o que assegura uma boa resistência à fragilização de hidrogênio, mesmo quando um material de aço depois de estampagem a quente é submetido a processamento que conduz a remanescente da tensão, tal como a perfuração; um método para a produção do mesmo que pode ser facilmente realizado; e um material de aço de estampagem a quente. MEIOS PARA RESOLVER OS PROBLEMAS [0016] Para alcançar o objetivo acima descrito, os presentes inventores têm conduzido estudos extensivamente como descrito abaixo. Os presentes inventores têm dado atenção para a inclusão contendo Mn e óxido de Mn, que são relativamente e facilmente gerados no aço, e chegam a uma nova ideia de garantia da boa resistência à fragilização por hidrogênio, fazendo com que estas substâncias sirvam como um local de armadilha para hidrogênio difusível e hidrogênio não difusível.
[0017] Então, chapas de aço para estampagem a quente foram preparadas sob várias condições e submetidas a um método de es
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5/50 tampagem a quente, e para o material de aço obtido, resistência e ductilidade como características fundamentais, bem como a resistência à fragilização por hidrogênio e tenacidade foram examinadas. Como resultado, verificaram-se recentemente descobertas que a boa resistência à fragilização de hidrogênio pode ser fixada no material de aço depois de estampagem a quente, aumentando a concentração de inclusão contendo Mn e o relação de óxido de Mn para inclusão contendo Mn tendo um tamanho predeterminado.
[0018] Por outro lado, um tal problema foi recentemente descoberto que, quando a concentração da inclusão contendo Mn é excessivamente aumentada, uma redução na resistência torna-se aparente no material de aço depois de estampagem a quente. Isto é, foi recentemente descoberto que, quando a concentração da inclusão contendo Mn cai dentro de um intervalo predeterminado e o número de densidade do óxido de Mn para a inclusão contendo Mn tendo um tamanho predeterminado é igual ou maior do que um valor predeterminado, boa resistência à fragilização de hidrogênio pode ser assegurada e boa dureza pode ser assegurada, mesmo quando o material de aço depois de estampagem a quente é submetido a processamento que conduz ao remanescente do tensão, tal como puncionamento.
[0019] Em seguida, foi recentemente descoberto que, ao aumentar a temperatura de bobinamento em uma etapa de laminação a quente, em comparação com as técnicas convencionais e realizando em condições de laminação a frio para a produção de chapa de aço para estampagem a quente, a concentração da inclusão contendo Mn pode ser feita estando dentro de uma faixa predeterminada e a relação numérica do óxido de Mn para inclusão contendo Mn tendo um tamanho predeterminado pode ser igual ou maior do que um valor predeterminado.
[0020] A presente invenção foi concebida com base nas novas
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6/50 descobertas acima descritas, e o objeto da mesma é como se segue. [0021] Uma chapa de aço para estampagem a quente, em que a chapa de aço tem a composição química de: C: 0,18-0,26%; Si: mais de 0,02% e não mais de 0,05%; Mn: 1,0 a 1,5%; P: 0,03% ou menos; S: 0,02% ou menos; Al: 0,001 a 0,5%; N: 0,1% ou menos; O: 0,0010 a 0,020%; Cr: 0 a 2,0%; Mo: 0 a 1,0%; V: 0 a 0,5%; W: 0 a 0,5%; Ni: 0 a 5,0%; B: 0 a 0,01%; Ti: 0 a 0,5%; Nb: 0 a 0,5%; Cu: 0 a 1,0%; e equilíbrio: Fe e impurezas, em termos de % em massa, a concentração de uma inclusão contendo Mn não é menos do que 0,010% em massa, e menos do que 0,25% em massa, e a relação do número de óxido de Mn para a inclusão tendo um comprimento máximo de 1,0 a 4,0 μΜ é 10,0% ou mais.
[0022] (2) A chapa de aço para estampagem a quente de acordo com (1), em que a composição química compreende um ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em Cr: 0,01 a 2,0%; Mo: 0,01 a 1,0%; V: 0,01 a 0,5%; W: 0,01 a 0,5%; Ni: 0,01 a 5,0%; e B: 0,0005 a 0,01%, em termos de % em massa.
[0023] (3) A chapa de aço para estampagem a quente de acordo com (1) ou (2), em que a composição química inclui um ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em Ti: 0,001 a 0,5%; Nb: 0,001 a 0,5%; e Cu: 0,01 a 1,0%, em termos de % em massa.
[0024] (4) A chapa de aço para estampagem a quente de acordo com qualquer um de (1) a (3), em que a chapa de aço inclui na sua superfície uma camada de alumínio por imersão a quente com uma espessura de 50 μm ou menos.
[0025] (5) A chapa de aço para estampagem a quente de acordo com qualquer um de (1) a (3), em que a chapa de aço inclui na sua superfície uma camada galvanizada por imersão a quente com uma espessura de 30 μm ou menos.
[0026] (6) A chapa de aço para estampagem a quente de acordo
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7/50 com qualquer um de (1) a (3), em que a chapa de aço inclui na sua superfície uma camada galvanizada por imersão a quente ligada tendo uma espessura de 45 pm ou inferior.
[0027] (7) Um método para produção de uma chapa de aço para estampagem a quente, o método incluindo: uma etapa de laminação a quente de laminação a quente de uma peça de aço tendo a composição química de: C: 0,18 a 0,26%; Si: mais de 0,02% e não mais de 0,05%; Mn: 1,0 a 1,5%; P: 0,03% ou menos; S: 0,02% ou menos; Al: 0,001 a 0,5%; N: 0,1% ou menos; O: 0,0010 a 0,020%; Cr: 0 a 2,0%; Mo: 0 a 1,0%; V: 0 a 0,5%; W: 0 a 0,5%; Ni: 0 a 5,0%; B: 0 a 0,01%; Ti: 0 a 0,5%; Nb: 0 a 0,5%; Cu: 0 a 1,0%; e equilíbrio: Fe e impurezas, em termos de % em massa, e em seguida laminando peça de aço a uma temperatura de 690°C ou superior, para formar uma c hapa de aço laminada a quente; e uma etapa de laminação a frio contínua de laminação a frio da chapa de aço laminada a quente em uma redução de 10 a 90% para formar uma chapa de aço laminada a frio.
[0028] (8) O método para a produção de uma chapa de aço para estampagem a quente de acordo com (7), em que a composição química compreende um ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em Cr: 0,01 a 2,0%; Mo: 0,01 a 1,0%; V: 0,01 a 0,5%; W: 0,01 a 0,5%; Ni: 0,01 a 5,0%; e B: 0,0005 a 0,01%, em termos de % em massa.
[0029] (9) O método para a produção de uma chapa de aço para estampagem a quente de acordo com (7) ou (8), em que a composição química compreende um ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em Ti: 0,001 a 0,5%; Nb: 0,001 a 0,5%; e Cu: 0,01 a 1,0%, em termos de % em massa.
[0030] (10) Um método para produção de uma chapa de aço para estampagem a quente, em que a chapa de aço para estampagem a quente, que é obtida através do método de produção de acordo com
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8/50 qualquer um de (7) a (9), está imersa em um banho por imersão a quente de alumínio de modo a formar uma camada por imersão a quente de alumínio na superfície da chapa de aço.
[0031] (11) Um método para produção de uma chapa de aço para estampagem a quente, em que a chapa de aço para estampagem a quente, que é obtida através do método de produção de acordo com qualquer um de (7) a (9), é imersa em um banho de galvanização por imersão a quente para formar uma camada galvanizada por imersão a quente na superfície da chapa de aço.
[0032] (12) Um método para produção de uma chapa de aço para estampagem a quente, em que a chapa de aço para estampagem a quente, que é obtida através do método de produção de acordo com qualquer um de (7) a (9), é imersa em um banho de galvanização por imersão a quente, e, em seguida, aquecida a uma temperatura de 600°C ou inferior, para formar uma camada galvaniza da por imersão a quente ligada sobre a superfície da chapa de aço.
[0033] (13) Um material de aço de estampagem a quente, em que o material de aço de estampagem a quente tem a composição química de: C: 0,18 a 0,26%; Si: mais de 0,02% e não mais de 0,05%; Mn: 1,0 a 1,5%; P: 0,03% ou menos; S: 0,02% ou menos; Al: 0,001 a 0,5%; N: 0,1% ou menos; O: 0,0010 a 0,020%; Cr: 0 a 2,0%; Mo: 0 a 1,0%; V: 0 a 0,5%; W: 0 a 0,5%; Ni: 0 a 5,0%; B: 0 a 0,01%; Ti: 0 a 0,5%; Nb: 0 a 0,5%; Cu: 0 a 1,0%; e equilíbrio: Fe e impurezas, em termos de % em massa, a concentração de uma inclusão contendo Mn não é menos do que 0,010% em massa, e menos do que 0,25% em massa, e a razão numérica de um óxido de Mn para inclusão tendo um comprimento máximo de 1,0 a 4,0 μΜ é de 10,0% ou mais.
[0034] (14) O material de aço de estampagem a quente de acordo com o (13) acima, em que a composição química compreende um ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em Cr: 0,01 a 2,0%;
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Mo: 0,01 a 1,0%; V: 0,01 a 0,5%; W: 0,01 a 0,5%; Ni: 0,01 a 5,0%; e B: 0,0005-0,01%, em termos de % em massa.
[0035] (15) O material de aço de estampagem a quente de acordo com (13) ou (14), em que a composição química compreende um ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em Ti: 0,001 a 0,5%; Nb: 0,001 a 0,5%; e de Cu: 0,01 a 1,0%, em termos de % em massa. EFEITOS DA INVENÇÃO [0036] De acordo com a presente invenção, a boa resistência à fragilização de hidrogênio pode ser assegurada, mesmo quando o processamento conduz ao remanescente do tensão, tal como puncionamento, é realizado depois de estampagem a quente, e na prática é fácil, de modo que a faixa de aplicações (componentes) de método de estampagem a quente pode ser expandida.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0037] A Figura 1 é uma vista que ilustra uma relação entre a quantidade de hidrogênio difusível e o tempo até a ruptura.
[0038] A Figura 2 é uma vista que mostra um método de estampagem a quente e uma fieira utilizada nos exemplos.
[0039] A Figura 3 é uma vista que mostra um aspecto de uma peça de teste de carga constante usada nos exemplos.
[0040] A Figura 4 é uma vista que mostra um aspecto de uma chapa de aço (membro) comprimida em uma forma de chapéu. MODOS PARA REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO (1) Composição Química [0041] A razão para especificar as composições químicas de uma chapa de aço para estampagem a quente (a seguir, também referida como a chapa de aço da presente invenção) e um material de aço de estampagem a quente (a seguir, também referido como o material de aço da presente invenção) de acordo com a presente invenção irá ser descrita. O % nas seguintes descrições significa % em massa.
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10/50 [0042] C: 0,18 a 0,26% [0043] C é um elemento que é o mais importante para o aumento da resistência de uma chapa de aço através de um método de estampagem a quente. Quando o teor de C é menor do que 0,18%, é difícil assegurar uma resistência de 1500 MPa ou mais, após a estampagem a quente. Portanto, o teor de C é de 0,18% ou mais.
[0044] Por outro lado, quando o teor de C é mais de 0,26%, após a estampagem a quente a ductilidade torna-se baixa e é difícil garantir um alongamento total de 10% ou mais. Portanto, o teor de C é de 0,26% ou menos.
[0045] Si: mais de 0,02% e não mais de 0,05% [0046] Si é um elemento que é importante para controlar a concentração de uma inclusão contendo Mn e a relação numérica de um óxido de Mn para a inclusão tendo um comprimento máximo de 1,0 a 4,0 pm. Quando o teor de Si é de 0,02% ou menos, a geração de óxido de Mn é excessivamente acelerada, e a concentração da inclusão contendo Mn atinge 0,25% ou mais, de modo que a dureza pode ser reduzida significativamente. Portanto, o teor de Si é de mais de 0,02%. Por outro lado, quando o teor de Si é de mais de 0,05%, a geração de óxido de Mn é excessivamente suprimida, e a relação numérica de óxido de Mn para a inclusão contendo Mn tendo um comprimento máximo de 1,0 a 4,0 pM é menos do que 10,0%, de modo que é difícil a obtenção de uma boa resistência à fragilização de hidrogênio com estabilidade. Portanto, o teor de Si é de 0,05% ou menos.
[0047] Mn: 1,0 a 1,5% [0048] Mn é um elemento que é o mais importante na presente invenção. Mn atua para aumentar a resistência à fragilização por hidrogênio, formando uma inclusão contendo Mn no aço. Mn restante que não formou a inclusão atua para melhorar a capacidade de endurecimento. Quando o teor de Mn é menos do que 1,0%, é difícil de as
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11/50 segurar que a concentração de inclusão contendo Mn é de 0,010% em massa ou mais. Portanto, o teor de Mn é de 1,0% ou mais. Por outro lado, quando o teor de Mn é superior a 1,5%, o efeito da ação acima mencionada é saturado, sendo, portanto, economicamente desvantajoso, e as características mecânicas podem ser deterioradas, devido à segregação do Mn. Portanto, o teor de Mn é de 1,5% ou menos.
[0049] P: 0,03% ou menos [0050] P é um elemento que está geralmente contido como uma impureza. Quando o teor de P é mais do que 0,03%, a processabilidade a quente é significativamente deteriorada. Portanto, o teor de P é de 0,03% ou menos. O limite inferior do teor de P não tem que ser particularmente especificado, mas é, de preferência de 0,001% ou mais, porque a redução excessiva provoca uma sobrecarga considerável no processo de fabricação do aço.
[0051] S: 0,02% ou menos [0052] S é um elemento que está geralmente contido como uma impureza. Quando o teor de S é mais do que 0,02%, a processabilidade a quente é significativamente deteriorada. Portanto, o teor de S é de 0,02% ou menos. O limite inferior do teor de S não tem de ser particularmente especificado, mas é de preferência de 0,0005% ou mais, porque a redução excessiva provoca uma sobrecarga considerável n o processo de produção de aço.
[0053] Al: 0,001-0,5% [0054] Al é um elemento que atua para consolidar o aço por desoxidação. Quando o teor de alumínio é menos do que 0,001%, que é difícil de realizar desoxidação suficiente. Portanto, o teor de Al é de 0,001% ou mais. Por outro lado, quando o teor de alumínio é superior a 0,5%, a geração de óxido de Mn é excessivamente suprimida, e é difícil assegurar a proporção de óxido de Mn posteriormente descrita, de modo que é difícil obter uma boa resistência à fragilização de hiPetição 870190003912, de 14/01/2019, pág. 19/68
12/50 drogênio. Portanto, o teor de Al é de 0,5% ou menos.
[0055] N: 0,1% ou menos [0056] N é um elemento que está geralmente contido como uma impureza. Quando o teor de N é superior a 0,1%, N é facilmente ligado com Ti e B, que são os elementos opcionais mais tarde descritos para consumir os elementos, de modo que os efeitos de tais elementos são reduzidos. Portanto, o teor de N é 0,1% ou menos, de preferência de 0,01% ou menos. O limite inferior do teor de N não tem de ser particularmente especificado, mas é de preferência de 0,001% ou mais, porque a redução excessiva provoca uma sobrecarga considerável na etapa de produção de aço.
[0057] O: 0,0010-0,020% [0058] O forma um óxido de Mn no aço, que atua para aumentar a resistência à fragilização por hidrogênio, servindo como um local de armadilha para hidrogênio difusível e hidrogênio não-difusível. Quando o conteúdo de O é menos do que 0,0010%, a geração de óxido de Mn não é suficientemente acelerada, e a relação numérica do óxido de Mn para a inclusão contendo Mn é menos do que 10,0%, de modo que a boa resistência à fragilização de hidrogênio não pode ser obtida com estabilidade. Portanto, o teor de O é de 0,0010% ou mais. Por outro lado, quando o teor em S é mais do que 0,020%, um óxido grosseiro é formado no aço para degradar as características mecânicas do material de aço. Portanto, o teor de O é de 0,020% ou menos.
[0059] A chapa de aço da presente invenção e o material de aço da presente invenção têm os componentes acima descritos como uma composição de componente essencial, e pode ainda conter um ou mais de Cr, Mo, V, W, Ni, B, Ti, Nb e Cu conforme necessário.
[0060] <Cr: 0 a 2,0%>, <B: de 0 a 0,01%>, <Mo: 0 a 1,0%>, <W: 0 a 0,5%>, <V: 0 a 0,5%> e <Ni: 0 a 5,0%>
[0061] Estes elementos todos atuam para melhorar a capacidade
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13/50 de endurecimento. Portanto, um ou mais destes elementos podem ser contidos. No entanto, quando B está contido em uma quantidade que excede o limite máximo acima mencionado, processabilidade quente é degradada e ductilidade é reduzida. Quando Cr, Mo, W, V e Ni estão contidos em uma quantidade que excede ao limite máximo acima referido, o efeito da ação acima mencionada é saturado, sendo, portanto, economicamente desvantajoso. Portanto, os limites superiores dos teores de B, Cr, Mo, W, V e Ni são, cada um, como descrito acima. Para obter mais fiabilidade do efeito da ação acima referida, é preferível que o teor de B é de 0,0005% ou mais, ou o conteúdo de qualquer de elementos Cr, Mo, W, V e Ni é de 0,01% ou mais. Ni atua para suprimir a degradação da propriedade da superfície da chapa de aço laminada a quente por Cu, e, por conseguinte, é preferível que o Ni esteja contido também quando Cu descrito mais tarde estiver contido.
[0062] <Ti: 0 a 0,5%>, <Nb: 0 a 0,5%> e <Cu: 0 a 1,0%>
[0063] Ti, Nb e Cu todos atuam para aumentar a resistência. Portanto, um ou mais destes elementos podem ser contidos. No entanto, quando o teor de Ti é maior do que 0,5%, a geração de óxido de Mn é excessivamente suprimida, e é difícil assegurar a proporção de óxido de Mn posteriormente descrito, de modo que é difícil obter uma boa resistência à fragilização de hidrogênio. Portanto, o teor de Ti é de 0,5%. Quando o teor de Nb é mais do que 0,5%, controlabilidade de laminação a quente pode ser prejudicada. Portanto, o teor de Nb é de 0,5% ou menos. Quando o teor de Cu é mais do que 1,0%, a propriedade da superfície da chapa de aço laminada a quente pode ser prejudicada. Portanto, o teor de Cu é 1,0% ou menos. Para obter o efeito da ação acima mencionada com maior fiabilidade, prefere-se que qualquer de Ti (0,001% ou mais), Nb (0,001% ou mais) e Cu (0,01% ou mais) esteja contido. Uma vez que Ti é ligado preferencialmente com N no aço para formar um nitreto, e, assim, inibe B de ser desper
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14/50 diçadamente consumido pela formação de um nitreto, de modo que o efeito de B pode ser aumentado ainda mais, é preferível que Ti também esteja contido quando o B acima mencionado estiver contido. [0064] O equilíbrio inclui Fe e impurezas.
(2) Inclusão [0065] Em seguida, a razão para especificar a concentração de inclusão contendo Mn e a relação numérica do óxido de Mn para a inclusão contendo Mn tendo um comprimento máximo de 1,0 a 4,0 μΜ na presente invenção a chapa de aço e o material de aço presente invenção será ser descrito.
[0066] <Concentração de inclusão contendo Mn: não menos do que 0,010% em massa e menos do que 0,25% em massa>
[0067] A inclusão contendo Mn desempenha um papel importante na supressão de fragilização de hidrogênio, juntamente com a relação numérica de óxido de Mn para a inclusão Mn contendo descrita mais tarde tendo um comprimento máximo de 1,0 a 4,0 μm. Quando a concentração de inclusão contendo Mn é menos do que 0,010%, é difícil a obtenção de uma boa resistência à fragilização de hidrogênio. Portanto, a concentração da inclusão contendo Mn é de 0,010% ou mais. Por outro lado, quando a concentração da inclusão contendo Mn é de 0,25% ou mais, a dureza pode ser reduzida. Portanto, a concentração da inclusão contendo Mn é menos do que 0,25%.
[0068] A concentração da inclusão contendo Mn é determinada de acordo com o seguinte procedimento. Ou seja, uma chapa de aço é eletrolisada a uma corrente constante, em uma solução eletrolítica com acetilacetona e tetrametilamônio dissolvido em metanol, um filtro com um diâmetro de poro de 0,2 μm é utilizado para a coleta de resíduos, a massa de resíduos é dividida por uma quantidade de eletrólise (massa da chapa de aço perdida por eletrólise), e o valor obtido é multiplicado por 100 para ser descrito em termos de uma percentagem.
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Confirma-se que a inclusão extraída pelo método de eletrólise contém Mn por EDS (espectroscopia dispersiva de raios X de energia) com um SEM (microscópio eletrônico de varredura).
[0069] <Relação numérica de óxido de Mn para o número de inclusões contendo Mn tendo comprimento máximo de 1,0 a 4,0 μΜ: 10,0% ou mais>
[0070] A relação numérica de óxido de Mn para a inclusão contendo Mn tendo um comprimento máximo de 1,0 a 4,0 μM desempenha um papel importante na supressão de fragilização de hidrogênio, juntamente com a inclusão contendo Mn descrita acima. Quando a proporção de número de óxido de Mn para o número de inclusões contendo Mn tendo um comprimento máximo de 1,0 a 4,0 μM é menos do que 10,0%, é difícil de se obter uma boa resistência à fragilização de hidrogênio. Portanto, a relação numérica do óxido de Mn para o número de inclusões contendo Mn tendo um comprimento máximo de 1,0 a 4,0 μM é de 10,0% ou mais.
[0071] A relação numérica de óxido de Mn para o número de Inclusões contendo Mn tendo um comprimento máximo de 1,0 a 4,0 μM é determinada de acordo com o seguinte procedimento. A seção transversal de uma chapa de aço é observada com um SEM, e as inclusões tendo um comprimento máximo (por exemplo, o comprimento do lado mais longo, quando a inserção é retangular, e o comprimento do eixo principal, quando a inserção é elíptica) de 1,0 a 4,0 μM são selecionadas e definidas como objetos de exame. Essas inclusões são submetidas à análise EDS, e aquelas para as quais um raio X característico de Mn e um raio X característico de O (oxigênio) são detectados ao mesmo tempo são julgadas como o óxido de Mn. Observação/análise é realizada em uma pluralidade de campos visuais até que o número total de objetos examinados exceda 500, e a relação numérica de óxido de Mn para o total de objetos examinados é definida coPetição 870190003912, de 14/01/2019, pág. 23/68
16/50 mo uma relação numérica de óxido de Mn.
[0072] Aqui, a razão pela qual o comprimento máximo de inclusões a serem examinadas é de 1,0 pm ou mais é que, com a inclusão menor, precisão da análise dos elementos constitutivos por EDS tornase insuficiente. Aqui, a razão para que o comprimento máximo de inclusões seja examinado é de 4,0 μΜ ou menos, que é uma inserção maior é uma união, etc. de uma pluralidade de diferentes inclusões, de modo que os elementos constitutivos (combinações dos mesmos) não são exclusivamente definidos por análise EDS local.
(3) Camada de metalização [0073] A chapa de aço da presente invenção e o material de aço da presente invenção podem ser uma chapa de aço com superfície tratada ou um material de aço com superfície tratada com camada de metalização formada sobre uma superfície da mesma, para efeitos de melhoria da resistência à corrosão, etc. A camada de metalização pode ser camada por imersão a quente, ou pode ser uma camada de galvanização. Exemplos da camada por imersão a quente incluem camadas galvanizadas por imersão a quente, camadas galvanizadas por imersão a quente ligadas, camadas por imersão a quente de alumínio, camadas por imersão a quente de liga Zn-Al, camadas por imersão a quente de liga Zn-Al-Mg e camadas por imersão a quente de liga Zn-Al-Mg-Si. Exemplos da camada de galvanização incluem camadas de galvanoplastia de zinco e camadas de galvanoplastia de liga Zn-Ni.
[0074] A espessura da camada de metalização não é particularmente limitada do ponto de vista de resistência à fragilização de hidrogênio e tenacidade. Para a chapa de aço da presente invenção, no entanto, prefere-se restringir o limite superior da espessura da camada de metalização a partir do ponto de vista da formabilidade de prensa. Por exemplo, a espessura da camada de metalização é de preferência
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17/50 pm ou menos a partir do ponto de vista da resistência à gripagem no caso de imersão a quente de alumínio, a espessura da camada de metalização é de preferência 30 pm ou menos a partir do ponto de vista da supressão da adesão de Zn em uma matriz, no caso de galvanização por imersão a quente, e a espessura da camada de metalização é de preferência 45 pm ou menos a partir do ponto de vista da supressão da ocorrência de fissuras de uma camada de liga no caso de liga de galvanização por imersão a quente. Por outro lado, prefere-se restringir o limite inferior da espessura da camada de metalização a partir do ponto de vista da resistência à corrosão. Por exemplo, no caso de imersão a quente de alumínio e galvanização por imersão a quente, a espessura da camada de metalização é preferencialmente de 5 pm ou mais, mais preferencialmente 10 pm ou mais. No caso de liga de galvanização por imersão a quente, a espessura da camada de metalização é de preferência 10 pm ou mais, mais preferencialmente 15 pm ou mais.
(4) Método de Produção de Chapa de Aço da Presente Invenção [0075] Um método para a produção de chapas de aço da presente invenção irá ser descrito.
[0076] A chapa de aço da presente invenção pode ser produzida por um método de produção, incluindo: uma etapa de laminação a quente de laminação a quente de uma peça de aço tendo a composição química acima mencionada, e depois laminar a peça de aço, a uma temperatura de 690°C ou superior para formar um a chapa de aço laminada a quente; e uma etapa de laminação a frio contínua laminando a frio a chapa de aço laminada a quente em uma redução de 10 a 90% para formar uma chapa de aço laminado a frio. Aqui, as condições de preparação do aço e condições de moldagem em produção da peça de aço e condições para laminação a frio aplicadas à chapa de aço laminado a quente podem estar de acordo com um método usual.
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Decapagem realizada antes de laminação a frio de chapas de aço laminadas a quente pode estar de acordo com um método usual.
[0077] A forma da inclusão descrita acima é obtida por laminação a quente de uma peça de aço tendo a composição química acima mencionada, depois bobinando a peça de aço, a uma temperatura de 690°C ou superior, para formar uma chapa de aço lam inada a quente, e rolando a frio a chapa de aço laminada a quente em uma redução de 10 a 90%. Portanto, recozimento por recristalização após laminação a frio não é necessário do ponto de vista da resistência à fragilização por hidrogênio e tenacidade após estampagem a quente. No entanto, é preferível que após a laminação a frio, recozimento por recristalização seja realizado para amolecer a chapa de aço a partir do ponto de vista de capacidade de processamento de apagamento e pré-formação, etc., que são executados antes da chapa de aço ser submetida à estampagem a quente. Uma camada de metalização pode ser fornecida depois de recozimento por recristalização para o objetivo de melhoria da resistência à corrosão, etc. Quando a imersão a quente é realizada, prefere-se realizar o tratamento de imersão a quente contínua realizado utilizando equipamento de imersão a quente subsequente ao recozimento por recristalização.
[0078] A razão pela qual uma chapa de aço para estampagem a quente, que é capaz de proporcionar um material de aço de estampagem a quente que tem uma boa resistência e tenacidade à fragilização de hidrogênio, é obtida através do método de produção acima descrito não é necessariamente evidente, mas isso é considerado estar relacionado com um estado de geração de cementite e uma microestrutura na chapa de aço laminado a quente, antes de ser submetida à laminação a frio. Isto é, cementita é esmagado em conjunto com outras inclusões na etapa de laminação como uma pós-etapa da etapa de laminação a quente, mas dependendo do tamanho da mesma, o tamanho e o
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19/50 estado de dispersão após o esmagamento e um estado de geração de espaços vazios entre a cementite e o aço variam. Dependendo da resistência (dureza) da microestrutura, a diferença de dureza entre a microestrutura e a inclusão varia, e isto também afeta o estado de inclusão e espaços vazios. Além disso, tanto a cementite quanto a microestrutura afetam o estado de inclusões que não são deformadas, mas esmagadas.
[0079] Os presentes inventores presumem que por laminação a quente de uma peça de aço com a composição química acima mencionada e em seguida bobinando a peça de aço, a uma temperatura de 690°C ou superior, e laminação a frio da chapa de aço laminado a quente assim obtida em uma redução de 10 a 90%, um estado de geração de cementite e uma microestrutura são finamente combinados, e como um resultado, a forma de inclusão acima descrita pode ser assegurada, de modo que a boa resistência à fragilização de hidrogênio e tenacidade pode ser obtida.
[0080] O limite superior da temperatura de bobinamento não é particularmente restrito a partir do ponto de vista de manter ambas resistência à fragilização de hidrogênio e tenacidade. No entanto, a temperatura de bobinamento é de preferência 850°C ou men os a partir do ponto de vista de supressão de um aumento no tamanho do grão de cristal da chapa de aço laminada a quente para reduzir a anisotropia de propriedades mecânicas, tais como a capacidade de estiramento ou supressão de um aumento na espessura da escala para reduzir a sobrecarga de decapagem. A redução na etapa de laminação a frio pode ser adequadamente selecionada de acordo com a capacidade dos equipamentos e uma espessura da chapa de aço laminado a quente.
[0081] Condições de produção diferentes das descritas acima têm pouca influência sobre a resistência à fragilização por hidrogênio e tePetição 870190003912, de 14/01/2019, pág. 27/68
20/50 nacidade. Por exemplo, na etapa de laminação a quente, a uma temperatura de 1200 a 1250°C, uma temperatura da peça em aço submetida à laminação a quente, uma tenacidade de 30 a 90%, e uma temperatura de acabamento de cerca de 900°C pode ser s elecionada.
[0082] Quando recozimento por recristalização é realizado, a temperatura de recozimento é desejada para se 700 a 850°C do ponto de vista do amolecimento moderadamente da chapa de aço, mas para o propósito de caracterizar outras propriedades mecânicas, a temperatura de hibridação pode ser menos do que 700°C, ou pode ser maior do que 850°C. Após recozimento por recristalização, a chapa de aço pode ser diretamente arrefecida até a temperatura ambiente, ou pode ser imersa em um banho de imersão a quente no processo de arrefecimento até a temperatura ambiente para formar uma camada de imersão a quente na superfície da chapa de aço.
[0083] Quando imersão a quente é imersão a quente de alumínio, Si pode estar contido em uma concentração de 0,1 a 20% em um banho de imersão a quente de alumínio. Si contido na camada imersão a quente de alumínio afeta a reação entre Al e Fe, que ocorre durante o aquecimento antes de estampagem a quente. Do ponto de vista da supressão moderada da reação acima mencionada para assegurar a formabilidade de prensa da própria camada de metalização, o teor de Si no banho é, de preferência 1% ou mais, ainda mais preferivelmente 3% ou mais. Por outro lado, do ponto de vista de aceleração moderada da reação acima mencionada para suprimir a deposição de Al em uma fieira de prensa, o teor de Si no banho é, de preferência 15% ou menos, ainda mais preferivelmente 12% ou menos.
[0084] Quando a imersão a quente é galvanização por imersão a quente, a chapa de aço é imersa em um banho de galvanização por imersão a quente, e, em seguida, arrefecida até a temperatura ambiente, e quando a imersão a quente é galvanização por imersão a
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21/50 quente de liga, a chapa de aço é imersa em um banho de galvanização por imersão a quente, em seguida, aquecida a uma temperatura de 600°C ou inferior e, assim, submetida a um trata mento de liga, e, em seguida, arrefecida até a temperatura ambiente. Al pode ser contido em uma concentração de 0,01 a 3%, no banho de galvanização por imersão a quente. Al afeta a reação entre Zn e Fe. Quando imersão a quente for galvanização por imersão a quente, a difusão mútua de Zn e Fe pode ser suprimida pela camada de reação de Fe e Al. Quando a imersão a quente for galvanização por imersão a quente, ela pode ser utilizada para a realização de uma composição de controle de plaqueamento adequado do ponto de vista de processabilidade e adesão de plaqueamento. Estes efeitos são expostos a partir de Al, assegurando que a concentração de Al no banho de galvanização por imersão a quente é de 0,01 a 3%. Portanto, a concentração de Al no banho de galvanização por imersão a quente pode ser selecionado de acordo com uma capacidade de equipamentos envolvidos na produção, e uma finalidade.
(5) Método de Produção do Material de Aço da Presente Invenção [0085] O material de aço da presente invenção pode ser obtido submetendo a chapa de aço da presente invenção utilizando um método habitual.
[0086] Modalidades da presente invenção descritas acima são meramente ilustrativas, e várias mudanças podem ser feitas nas reivindicações.
EXEMPLOS [0087] Como testes comuns nos exemplos abaixo, os detalhes de um teste e medição de aceleração de fragilização por hidrogênio de uma quantidade de hidrogênio difusível crítica para avaliar a resistência de fragilização por hidrogênio e detalhes de um teste de impacto Charpy para avaliar a resistência serão descritos pela primeira vez.
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22/50 [0088] Hidrogênio difusível foi introduzido uma peça de teste (chapa de aço) por um método da carga do cátodo em uma solução eletrolítica. Isto é, a peça de teste foi utilizada como um eletrodo de cátodo de platina e disposta em torno da peça de teste foi utilizado como um ânodo, uma densidade de corrente predeterminada foi passada entre ambas a primeira e a última para gerar hidrogênio na superfície da peça de teste, e hidrogênio foi encorajado a difundir para o interior da peça de teste. Uma solução aquosa formada mediante dissolução de NH4SCN e NaCl em água pura, em concentrações de 0,3% e 3%, respectivamente, foi usada como uma solução eletrolítica.
[0089] A tensão correspondente à tensão residual como outro fator para causar a fragilização de hidrogênio foi aplicada por um testador de carga constante tipo alavanca, através de um peso (daqui em diante, referido como um teste de carga constante; peça de teste é referida como uma peça de teste de carga constante). A peça de teste de carga constante foi marcada. Uma vez até que a peça de teste foi rompida foi gravada, e a peça de teste foi rapidamente recolhida após sua ruptura. A solução eletrolítica foi removida, e uma quantidade de hidrogênio difusível foi imediatamente medida por um método de análise de hidrogênio aumentando a temperatura utilizando um cromatógrafo de gás. A quantidade de emissão cumulativa a partir da temperatura ambiente até 250°C foi definida como uma quant idade de hidrogênio difusível.
[0090] Ao alterar a densidade de corrente, enquanto que fixa a tensão aplicada, uma relação entre a quantidade de hidrogênio difusível e um tempo até ruptura como mostrado na Figura 1 é determinado. Aqui, o com uma seta indica que a peça de teste não tinha rompida, mesmo depois de decorrido um tempo predefinido. Um período de 96 horas foi empregado como um tempo definido. A mediana entre um valor mínimo Hmin da quantidade de hidrogênio difusível de uma peça
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23/50 de teste rompida (· na Figura 1.) e um valor máximo de Hmax a quantidade de hidrogênio difusível de uma peça de teste não rompida foi definido como uma quantidade de hidrogênio difusível crítica Hc. Isto é, Hc = (Hmin + Hmax) / 2. Literatura de Patente 3 (JP2006-29977A) descreve um método de teste semelhante.
[0091] Resistência à fragilização de hidrogênio de uma chapa de aço com o revestimento sobre a superfície foi avaliada baseada na presença/ausência de rachaduras, observando paredes do orifício em um teste de perfuração realizado com o apuramento sendo alterado. Ou seja, uma chapa de aço com uma espessura de chapa de t (mm) foi perfurada com furos de 10 mmç. Nesta altura, o diâmetro Dp de uma punção foi fixado a 10 mm, e o diâmetro interno Di de uma matriz foi alterado, de modo que a folga = (Di - Pd) / 2t χ 100 variou de 5% a 30%. Presença/ausência de fissuras nas paredes do orifício foi examinada, e uma chapa de aço isenta de fissuras foi avaliada como uma chapa de aço com excelente resistência à fragilização de hidrogênio. O número de perfuração foi de 5 ou mais, por afastamento, e todas as paredes do furo, foram examinadas.
[0092] Dureza foi avaliada por um teste de impacto Charpy em conformidade com JIS Z 2242, independentemente da presença/ausência de chapas. A peça de teste foi moldada de acordo com a parte de teste N°. 4 em JIS Z 2202, e a espessura da peça de teste foi determinada de acordo com uma chapa de aço a ser avaliada. O teste foi conduzido em um intervalo de -120°C a 20°C para determinar a temperatura de transição de fragilidade de ductilidade.
(Exemplo 1) [0093] Uma peça de aço tendo a composição química mostrada na Tabela 1 foi fundida. A peça de aço foi aquecida a 1.250°C e laminada a quente para formar uma chapa de aço laminada a quente de 2,8 mm de espessura, a uma temperatura de acabamento de 870-920°C. A
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24/50 temperatura de bobinamento foi ajustada a 700°C. A chapa de aço foi decapada e, em seguida laminada a frio a uma tenacidade de 50% para obter uma chapa de aço laminada a frio com uma espessura de chapa de 1,4 mm. A chapa de aço laminado a frio foi submetida à recristalização de recozimento de modo que a chapa de aço foi mantida a uma temperatura variando de 700°C a 800°C durante 1 minuto e a temperatura ambiente, obtendo-se assim um material de amostra arrefecido ao ar (chapa de aço para estampagem a quente).
[0094] Uma peça de teste de 50 x 50 mm, foi feita a partir de cada material de amostra, e eletrolisada a uma corrente constante, em uma solução eletrolítica com acetilacetona e tetrametilamônio em metanol. O valor da corrente foi estabelecido a 500 mA, e o tempo de eletrólise foi ajustado para 4 horas. Um filtro com um diâmetro de poro de 0,2 pm foi utilizado para a coleta de resíduos, e a massa dos resíduos foi dividida por uma quantidade de eletrólise, e descrita em termos de uma percentagem. Deste modo, a concentração de uma inclusão contendo Mn foi determinada.
[0095] A seção transversal do material de amostra foi observada com um SEM, e análises de inclusão, isto é, contagem, medição e análise de dimensão de elementos constituintes por EDS foram realizados. Deste modo, uma relação numérica de um óxido de Mn para a inclusão tendo um comprimento máximo de 1,0 a 4,0 μΜ foi determinada.
[0096] Cada material da amostra foi realizado no ar a 900°C durante 3 minutos, e, em seguida, ensanduichado entre matrizes de prensa plana experimentais mostradas na Figura 2, de modo que a estampagem a quente foi realizada. Ou seja, como mostrado na Figura 2, uma chapa de aço 22 foi processada por uma matriz superior 21a e uma matriz inferior 21b. Uma taxa de arrefecimento média de 200°C, tal como medido através de um termopar foi de cerca de 70°C/s. Uma
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25/50 peça de teste de tração JIS N°. 5, uma peça de teste de carga constante mostrada na Figura 3 e um peça de teste de impacto Charpy foram retiradas do material de aço depois de estampagem a quente. [0097] O teste de carga constante foi realizado por aplicação de uma tensão que corresponde a 90% de uma resistência à tração determinada no teste de tração. A densidade de corrente foi ajustada para 0,01 a 1 mA/cm2.
[0098] Hidrogênio difusível foi medido a uma taxa de aquecimento de 100°C/hora.
[0099] O teste de impacto de Charpy foi conduzido a uma temperatura de teste de 20°C, 0°C, -20°C, -40°C, -60°C, -80°C, -100°C e
-120°C, e uma temperatura de transição de fragilida de de ductilidade foi determinada a partir de uma alteração na energia absorvida.
[00100] Para a peça de teste, tendo direção, a direção de tração foi feita perpendicularmente à direção do rolamento da chapa de aço, no caso da peça de teste de tração e a peça de teste de carga constante, e a direção longitudinal foi feita paralelamente à direção de rolamento, no caso da peça de teste Charpy. A espessura da chapa da peça de teste de tração foi ajustada para 1,4 mm, e a espessura da chapa de outras peças do teste foi ajustada para 1,2 mm moendo ambas as superfícies. Os resultados são apresentados na Tabela 2.
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TABELA 1
Aço Composição química (Unidade: % em massa, equilíbrio: Fe e impurezas) Remarcações
C Si Mn P S Al N O Outros
a 0,18 0,015 1,5 0,02 0,004 0,001 0,004 0,007 - Aço comparativo
b 0,18 0,025 1,5 0,02 0,004 0,001 0,004 0,007 Cr: 0,2, Ti: 0,001, B: 0,0035 Aço relevante
c 0,18 0,045 1,5 0,02 0,004 0,003 0,004 0,007 Nb: 0,01, B: 0,0035 Aço relevante
d 0,18 0,055 1,5 0,02 0,004 0,003 0,004 0,007 Cr: 0,2, Ti: 0,005, B: 0,0025 Aço comparativo
e 0,22 0,015 1,2 0,02 0,004 0,001 0,003 0,0006 Cr: 0,2, B: 0,0025 Aço comparativo
f 0,22 0,025 1,2 0,02 0,002 0,005 0,003 0,005 - Aço relevante
g 0,22 0,025 1,2 0,02 0,002 0,003 0,003 0,009 B: 0,025 Aço relevante
h 0,22 0,025 1,2 0,02 0,002 0,003 0,003 0,012 Ti: 0,01, B: 0,005 Aço relevante
i 0,24 0,025 1,0 0,01 0,002 0,005 0,003 0,007 Cr: 0,2 Aço relevante
j 0,24 0,030 1,0 0,01 0,002 0,005 0,003 0,007 Ti: 0,01, B: 0,003 Aço relevante
k 0,24 0,035 1,0 0,01 0,002 0,005 0,003 0,021 Ti: 0,01 Aço comparativo
l 0,24 0,030 0,9 0,01 0,002 0,005 0,003 0,003 Nb: 0,1 Aço comparativo
m 0,26 0,010 1,5 0,002 0,004 0,6 0,003 0,010 Nb: 0,3 Aço comparativo
n 0,26 0,025 1,0 0,002 0,002 0,001 0,002 0,007 Cr: 0,2, B: 0,0030 Aço relevante
o 0,26 0,035 1,0 0,002 0,002 0,003 0,003 0,015 - Aço relevante
p 0,26 0,030 1,0 0,002 0,004 0,003 0,004 0,010 Cr: 1,0, Ti: 0,03, B: 0,005 Aço relevante
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Sublinhas na tabela indicam os va ores fora da faixa especificada na presente invenção
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TABELA 2
N° Aço Concentração de Inclusão contendo Mn (% em massa) Inclusão contendo Mn tendo comprimento máximo de 1.0 a 4.0 pm Resistência a tração (MPa) Hc (ppm) Temperatura de transição de fragilidade de ductilidade (°C) Remarcações
Número de inclusões observadas (números) Número de óxidos de Mn (número) Relação numérica de número de óxidos de Mn (%)
1 a 0,26 501 261 52,1 1502 0,74 -35 Exemplo Comparativo
2 b 0,15 500 69 13,8 1510 0,96 -69 Exemplo da Presente Invenção
3 c 0,12 512 52 10,2 1512 0,90 -70 Exemplo da Presente Invenção
4 d 0,10 508 49 9,6 1514 0,45 -55 Exemplo Comparativo
5 e 0,13 501 21 4,2 1542 0,30 -70 Exemplo Comparativo
6 f 0,16 504 136 27,0 1545 0,92 -68 Exemplo da Presente Invenção
7 g 0,14 502 172 34,3 1540 0,91 -66 Exemplo da Presente Invenção
8 h 0,18 500 181 36,2 1546 0,94 -67 Exemplo da Presente Invenção
9 i 0,15 500 124 24,8 1577 0,90 -71 Exemplo da Presente Invenção
10 j 0,13 503 139 27,6 1570 0,92 -68 Exemplo da Presente Invenção
11 k 0,32 502 208 41,5 1562 0,72 -29 Exemplo Comparativo
12 l 0,11 500 45 9,0 1566 0,32 -65 Exemplo Comparativo
13 m 0,02 500 7 14 1582 0,22 -31 Exemplo Comparativo
14 n 0,18 500 121 24,2 1590 0,89 -61 Exemplo da Presente Invenção
15 o 0,22 500 154 30,8 1596 0,90 -60 Exemplo da Presente Invenção
16 p 0,17 507 115 22,7 1598 0,84 -62 Exemplo da Presente Invenção
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Sublinhas na tabela indicam os va ores fora da faixa especificada na presente invenção
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28/50 [00101] Em cada exemplo, a chapa de aço após estampagem a quente mostrou uma resistência à tração de 1500 MPa ou mais. As amostras N°s. 2, 3, 6 a 10 e 14 a 16, em que tanto a concentração da inclusão contendo Mn e quanto relação numérica do óxido de Mn para a inclusão tendo um comprimento máximo de 1,0 a 4,0 pm caíram dentro do intervalo especificado na presente invenção, tinham uma boa resistência à fragilização de hidrogênio e tenacidade com a quantidade de hidrogênio difusível crítica Hc de 0,84 ppm ou mais e a temperatura de transição de fragilidade de ductilidade de -60°C ou inferior.
[00102] Por outro lado, as amostras N°s. 1 e 11, em que a concentração de inclusão contendo Mn estava fora da faixa especificada na presente invenção eram fracas em resistência à temperatura de transição de fragilidade de ductilidade sendo muito elevadas em comparação com os exemplos da presente invenção tendo uma resistência à tração comparável. Amostras N°s. 4, 5, 12 e 13 em que a relação do número de óxido de Mn para a inclusão tendo um comprimento máximo de 1,0 a 4,0 mM que estavam foram do intervalo especificado na presente invenção eram fracas em resistência à fragilização por hidrogênio com o Hc sendo significativamente menor, em comparação com os exemplos da presente invenção. A amostra N°. 13 tem uma temperatura de transição de fragilidade de ductilidade muito elevada em comparação com os exemplos da presente invenção que têm uma resistência à tração equivalente, embora a concentração de inclusão contendo Mn está dentro da faixa especificada na presente invenção. Pensa-se que, devido ao fato de que o teor de alumínio é elevado (fora do intervalo especificado na presente invenção), um óxido de Al está contido em uma concentração elevada.
(Exemplo 2) [00103] Uma peça de aço tendo a composição química mostrada na Tabela 3 foi fundida. A peça de aço foi aquecida a 1.250°C e laminada
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29/50 a quente para formar uma chapa de aço laminada a quente de 3,0 mm de espessura, a uma temperatura de acabamento de 880-920°C. A temperatura de bobinamento foi ajustada a 700°C. A chapa de aço foi decapada e, em seguida laminada a frio a uma tenacidade de 50% para obter uma chapa de aço laminada a frio com uma espessura de chapa de 1,5 mm. A chapa de aço laminada a frio foi submetida à recristalização de recozimento de modo que a chapa de aço foi mantida a uma temperatura variando de 700°C a 800°C durante 1 minuto e a temperatura ambiente, obtendo-se assim um material de amostra arrefecido ao ar (chapa de aço para estampagem a quente). A concentração de uma inclusão contendo Mn e uma relação numérica de óxido de Mn para a inclusão tendo um comprimento máximo de 1,0 a 4,0 μΜ foram determinadas da mesma maneira que no Exemplo 1. Além disso, um material de amostra foi mantido ao ar a 900°C durante 5 minutos, e, em seguida, comprimido em uma forma de chapéu mostrada na Figura 4 usando um método estampagem a quente. Uma taxa de arrefecimento média de 200°C, tal como medido através de um termopar foi de cerca de 35°C/s. A partir de um peça de test e tomando posição 41 (parte da cabeça do chapéu) mostrada na Figura 4, uma peça de teste de tração JIS No. 5, uma peça de teste de carga constante e um peça de teste de impacto Charpy foram tomadas. A relação entre a peça de teste tomando direção e direção de rolamento da chapa de aço foi igual ao do Exemplo 1. A espessura da chapa da peça de teste de tração foi de 1,5 mm, e a espessura da chapa de outras peças de teste foi ajustada para 1,3 mm moendo ambas as superfícies. O teste de carga constante foi conduzido por aplicação de uma tensão que corresponde a 90% de uma resistência à tração determinada no teste de tração. A densidade de corrente foi ajustada para 0,01 a 1 mA/cm2. Hidrogênio difusível foi medido a uma taxa de aquecimento de 100°C/hora. O teste de impacto de Charpy foi conduz ido a uma tempePetição 870190003912, de 14/01/2019, pág. 37/68
30/50 ratura de teste de 20°C, 0°C, -20°C, -40°C, -60°C, -80°C, -100°C e
-120°C, e uma temperatura de transição de fragilidade de ductilidade foi determinada a partir de uma alteração na energia absorvida. Os resultados são mostrados na Tabela 4.
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TABELA 3
Aço Composição química (Unidade: % em massa, equilíbrio: Fe e impurezas) Remarcações
C Si Mn P S Al N O Outros
2a 0,22 0,015 1,2 0,02 0,002 0,005 0,003 0,005 V: 0,5 Aço comparativo
2b 0,22 0,025 1,2 0,02 0,002 0,005 0,003 0,005 V: 0,5 Aço relevante
2c 0,22 0,025 1,2 0,02 0,002 0,005 0,003 0,005 Mo: 0,2 Aço relevante
2d 0,22 0,025 1,2 0,02 0,02 0,005 0,003 0,005 W: 0,2 Aço relevante
2e 0,22 0,025 1,2 0,02 0,02 0,005 0,003 0,005 W: 0,5 Aço relevante
2f 0,22 0,025 1,2 0,02 0,02 0,005 0,003 0,005 Cu: 0,5, Ni: 0,3 Aço relevante
2g 0,22 0,025 1,2 0,02 0,02 0,005 0,003 0,005 Mo: 0,1, W: 0,2, V: 0,2 Aço relevante
2h 0,22 0,025 1,2 0,02 0,002 0,005 0,003 0,005 B: 0,002, Mo: 0,1, V: 0,2 Aço relevante
2i 0,22 0,030 16 0,02 0,007 0,001 0,003 0,025 B: 0,002, Nb: 0,5 Aço comparativo
2j 0,22 0,055 0,6 0,01 0,002 0,003 0,003 0,007 B: 0,002, Cu: 1,0, Ni: 0,5 Aço comparativo
2k 0,22 0,025 1,2 0,02 0,002 0,005 0,003 0,005 B: 0,003, Mo: 1,0 Aço relevante
2l 0,22 0,025 1,2 0,02 0,002 0,005 0,003 0,005 Nb: 0,2, V: 0,5 Aço relevante
2m 0,22 0,060 1,2 0,02 0,002 0,003 0,003 0,005 B: 0,002, V: 0,5 Aço comparativo
2n 0,22 0,025 1,2 0,02 0,002 0,002 0,003 0,0007 B: 0,004, Cu: 0,5, Ni: 0,5 Aço comparativo
2o 0,22 0,025 1,2 0,02 0,002 0,005 0,003 0,005 B: 0,002, Nb: 0,2, W: 0,2, V: 0,3 Aço relevante
2p 0,22 0,025 0,6 0,01 0,002 0,001 0,003 0,007 B: 0,003, Mo: 0,2, V: 0,3 Aço comparativo
31/50
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TABELA 4
N° Aço Concentração de Inclusão contendo Mn (% em massa) Inclusão contendo Mn tendo comprimento máximo de 1.0 a 4.0 pm Resistência a tração (MPa) Hc (ppm) Temperatura de transição de fragilidade de ductilidade (°C) Remarcações
Número de inclusões observadas (números) Número de óxidos de Mn (número) Relação numérica de número de óxidos de Mn (%)
17 2a 0,27 501 113 22,6 1580 0,60 -48 Exemplo Comparativo
18 2b 0,15 500 125 25,0 1585 0,98 -68 Exemplo da Presente Invenção
19 2c 0,14 512 109 21,3 1588 0,96 -67 Exemplo da Presente Invenção
20 2d 0,19 508 126 24,3 1592 0,96 -68 Exemplo da Presente Invenção
21 2e 0,16 504 119 23,6 1590 0,96 -69 Exemplo da Presente Invenção
22 2f 0,12 500 110 22,0 1586 0,91 -65 Exemplo da Presente Invenção
23 2g 0,10 500 118 23,6 1587 1,02 -67 Exemplo da Presente Invenção
24 2h 0,13 502 109 21,7 1591 1,00 -68 Exemplo da Presente Invenção
25 2i 0,39 511 302 59,1 1600 0,56 -36 Exemplo Comparativo
26 2j 0,005 500 10 7,9 1602 0,55 -65 Exemplo Comparativo
27 2k 0,15 500 134 26,8 1588 0,95 -65 Exemplo da Presente Invenção
28 2l 0,12 503 123 24,5 1589 1,04 -70 Exemplo da Presente Invenção
29 2m 0,007 504 49 9,8 1594 0,60 -65 Exemplo Comparativo
30 2n 0,18 500 103 4,3 1590 0,35 -68 Exemplo Comparativo
31 2o 0,16 512 151 29,4 1587 1,05 -71 Exemplo da Presente Invenção
32 2p 0,02 502 47 9,4 1584 0,61 -69 Exemplo Comparativo
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Sublinhas na tabela indicam os valores fora da faixa especificada na presente invenção
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33/50 [00104] Em cada exemplo, a chapa de aço após estampagem a quente mostrou uma resistência à tração de 1580 MPa ou mais. Entre elas, as amostras Nos. 18 a 24, 27, 28 e 31, em que tanto a concentração de inclusão contendo Mn e a relação numérica do óxido de Mn para a inclusão tendo um comprimento máximo de 1,0 a 4,0 μΜ estavam dentro do intervalo especificado na presente invenção, tinham uma boa resistência à fragilização de hidrogênio e tenacidade com o Hc de 0,91 ppm ou mais e a temperatura de transição de fragilidade de ductilidade de -65°C ou inferior.
[00105] Por outro lado, as amostras N°s. 17 e 25, nas quais a concentração de Inclusão contendo Mn excedeu o intervalo especificado na presente invenção eram fracas em tenacidade e tinham temperaturas de transição de fragilidade de ductilidade muito mais elevadas em comparação com os exemplos da presente invenção. As amostras N°s. 26, 29, 30 e 32, em que a relação numérica de óxido de Mn para a inclusão tendo um comprimento máximo de 1,0 a 4,0 μm estava fora da faixa especificada na presente invenção é aparentemente deficiente na resistência à fragilização de hidrogênio e tinha Hc menor em comparação com os exemplos da presente invenção. A amostra N°. 25 tem um Hc pequeno, embora o número de óxidos de Mn estivesse dentro da faixa especificada na presente invenção. Isso pensa-se que devido ao fato de que o teor de Mn e o teor O são elevados (fora do intervalo especificado na presente invenção), a distribuição do tamanho do óxido de Mn é polarizada para o lado de maior tamanho como comparado a exemplos da presente invenção, e, por conseguinte, o número de espaços vazios entre o óxido de Mn e o aço é pequeno.
(Exemplo 3) [00106] Uma peça de aço tendo a composição química mostrada na Tabela 5 foi fundida. A peça de aço foi aquecida a 1.200°C e laminada a quente para formar uma chapa de aço laminada a quente entre 2,0 e
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4,0 mm de espessura, a uma temperatura de acabamento de 880 a 920°C. A chapa de aço foi bobinada em uma pluralidade de bobinamento enquanto temperaturas eram controladas às condições de arrefecimento sobre um leito de arrefecimento (ROT). A chapa de aço foi conservada, e depois laminada a frio em uma redução de 50% para obter uma chapa de aço laminado a frio. A chapa de aço laminado a frio foi submetida à recristalização de recozimento de modo que a chapa de aço foi mantida a 700°C a 800°C durante 1 minuto e arrefecida ao ar para a temperatura ambiente, obtendo-se assim um material de amostra (chapa de aço para estampagem a quente). Uma concentração de uma inclusão contendo Mn e uma relação numérica de um óxido de Mn para a inclusão contendo Mn tendo um comprimento máximo de 1,0 a 4,0 μΜ foram determinadas da mesma maneira que no Exemplo 1. Estampagem a quente foi realizada utilizando uma matriz plana idêntica àquela do Exemplo 1. Uma peça de teste de tração, uma peça de teste de carga constante e uma peça de teste de impacto de Charpy foi feita a partir da chapa de aço depois de estampagem a quente na mesma maneira como no Exemplo 1. Para a espessura da chapa da peça de teste, a peça de teste de tração tinha uma espessura idêntica à chapa da chapa de aço laminada a frio, e outras peças de teste tinham uma espessura da chapa obtida por trituração de ambas as superfícies da chapa de aço laminada a frio até uma profundidade de 0,1 mm. Um teste de carga constante, medição de hidrogênio difusível e um teste de impacto Charpy foram também realizados da mesma maneira como no Exemplo 1. A espessura da chapa de acabamento da chapa laminada a quente, a temperatura de bobinamento, os resultados do exame da inclusão, a resistência à fragilização de hidrogênio (HC) e tenacidade são mostrados em conjunto na Tabela 6.
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TABELA 5
Aço Composição química (Unidade: % em massa, equilíbrio: Fe e impurezas)
C Si Mn P S Al N O Outros
3a 0,20 0,025 1,0 0,02 0,004 0,003 0,003 0,005 B: 0,004
3b 0,26 0,025 1,5 0,02 0,004 0,003 0,003 0,007 Cr: 1,0, Mo: 0,2, W: 0,2, V: 0,5
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TABELA 6
N° Aço Espessura da chapa de bobinamento a quente Temperatura de arrefecimento (C) Concentração de Inclusão contendo Mn (% em massa) Inclusão contendo Mn tendo comprimento máximo de 1.0 a 4.0 pm Resistência a tração (MPa) Hc (ppm) Temperatura de transição de fragilidade de ductilidade (°C) Remarcações
Número de inclusões observadas (números) Número de óxidos de Mn (número) Relação numérica de número de óxidos de Mn (%)
33 3a 2,8 700 0,15 500 89 17,8 1508 0,90 -66 Exemplo da Presente Invenção
34 3a 2,8 690 0,16 500 73 14,6 1516 0,89 -67 Exemplo da Presente Invenção
35 3a 2,8 680 0,14 504 47 9,4 1520 0,48 -47 Exemplo Comparativo
36 3a 3,2 710 0,14 500 78 15,6 1503 0,92 -68 Exemplo da Presente Invenção
37 3a 3,2 700 0,16 501 67 13,4 1510 0,90 -65 Exemplo da Presente Invenção
38 3a 3,2 680 0,13 500 45 9,0 1518 0,44 -45 Exemplo Comparativo
39 3a 4,0 720 0,17 507 77 15,2 1500 0,88 -69 Exemplo da Presente Invenção
40 3a 4,0 690 0,15 500 57 11,4 1506 0,91 -70 Exemplo da Presente Invenção
41 3a 4,0 660 0,15 502 46 9,1 1514 0,46 -44 Exemplo Comparativo
42 3b 2,0 710 0,19 500 85 17 1596 1,06 -60 Exemplo da Presente Invenção
43 3b 2,0 690 0,20 508 81 15,9 1600 1,03 -59 Exemplo da Presente Invenção
44 3b 2,0 670 0,18 500 45 8,9 1606 0,68 -40 Exemplo Comparativo
45 3b 2,4 750 0,20 503 58 11,5 1587 1,01 -61 Exemplo da Presente Invenção
46 3b 2,4 700 0,21 500 52 10,3 1613 0,98 -63 Exemplo da Presente Invenção
47 3b 2,4 645 0,18 500 48 9,5 1622 0,70 -43 Exemplo Comparativo
48 3b 3,2 740 0,19 500 82 16,3 1594 1,07 -59 Exemplo da Presente Invenção
49 3b 3,2 710 0,22 500 70 13,9 1601 1,02 -58 Exemplo da Presente Invenção
50 3b 3,2 680 0,21 500 49 9,8 1618 0,69 -41 Exemplo Comparativo
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Sublinhas na tabe a indicam os valores fora da faixa especificada na presente invenção
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37/50 [00107] A resistência à tração da chapa de aço depois de estampagem a quente foi independente da espessura da chapa de acabamento e o aço 3a mostrou uma resistência à tração de 1500 a 1520 MPa e o aço 3b mostrou uma resistência à tração de 1587 a 1622 MPa. Quando se comparam as amostras que têm a mesma espessura da chapa, é mostrado que a resistência à tração tende a aumentar à medida que diminui a temperatura de bobinamento, e, por conseguinte, pensa-se que a resistência do material da amostra é afetada pela temperatura de bobinamento. A concentração da inclusão contendo Mn estava dentro do intervalo especificado na presente invenção, em todos os exemplos, mas em amostras N°s. 35, 38, 41, 44, 47 e 50 de exemplos comparativos em que a temperatura de bobinamento estava fora da faixa especificada na presente invenção, a relação numérica de óxido de Mn para a inclusão contendo Mn tendo um comprimento máximo de 1,0 a 4,0 μΜ estava fora da faixa especificada na presente invenção (a menos de 10%), e, consequentemente, Hc foi significativamente menor em comparação com dois exemplos da presente invenção com a mesma espessura de acabamento do mesmo aço, que levam a uma fraca resistência à fragilização de hidrogênio, e também a temperatura de transição de fragilidade de ductilidade foi mais elevada em comparação com dois exemplos da presente invenção com a mesma espessura de acabamento do mesmo aço, levando a má tenacidade. Tendo em vista o fato de que, em todos estes exemplos comparativos, a concentração de inclusão contendo Mn estava dentro do intervalo especificado na presente invenção, pensa-se que, nestes exemplos comparativos, trituração do óxido de Mn foi insuficiente, de modo que espaços vazios capazes de servir como um local para armadilha de hidrogênio difusível não pode ser suficientemente assegurada, e, por conseguinte, o valor de Hc tornou-se pequeno, e a temperatura de transição de fragilidade de ductilidade foi aumentada porque uma inclusão esticada sem ser triturada permanece. Amostras N°s. 33, 34, 36,
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37, 39, 40, 42, 43, 45, 46, 48 e 49 de exemplos de presente invenção em que a temperatura de bobinando estava dentro do intervalo especificado na presente invenção foram excelentes em ambas resistência à fragilização por hidrogênio e tenacidade.
(Exemplo 4) [00108] Uma peça de aço tendo a composição química mostrada na Tabela 7 foi produzida. A peça de aço foi transformada em uma chapa de aço laminado a quente 2,8 mm de espessura, de acordo com as condições iguais àquelas do Exemplo 1, e a chapa de aço foi decapada e depois laminada a frio (redução: 50%) em uma chapa de aço com uma espessura da chapa de 1,4 mm. A chapa de aço laminada a frio, foi aquecida a 655°C a uma taxa média de aquecimento de 19°C/ s, subsequentemente, aquecida a 730 a 780°C a uma taxa de aquecim ento média de 2,5°C/s, imediatamente arrefecida por uma taxa de a rrefecimento média de 6,5°C/s, imersa em um banho de chapeamento de al umínio (que contém Si em uma concentração de 10% e impurezas) a 670°C, e retirada depois de 5 segundos. A quantidade de deposição foi ajustada com um limpador de gás, seguido pela chapa de aço arrefecida pelo ar até a temperatura ambiente. Análise da inclusão da chapa de aço obtida foi realizada do mesmo modo como no Exemplo 1. No mesmo modo que no Exemplo 2, a chapa de aço a quente foi estampada em forma de chapéu, e uma peça de teste de tração JIS N°. 5, uma peça de teste de perfuração e uma peça de teste de impacto Charpy foram tomadas a partir da porção de chapéu. Para condições de aquecimento para estampagem a quente, a chapa de aço foi mantida a 900°C durante 1 minuto, hidrogênio contendo nitrogênio em uma concentração de 3% foi definida como uma atmosfera, e o ponto de orvalho foi ajustado para 0°C. Resultados das análises relativas à inclusão são mostrados na Tabela 8, e resultados de testes relacionados com o material de estampagem a quente são apresentadas conjuntamente na tabela 9.
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TABELA 7
Aço Composição química (Unidade: % em massa, equilíbrio: Fe e impurezas)
C Si Mn P S Al N O Outros
4a 0,20 0,025 1,5 0,02 0,004 0,003 0,0025 0,007 Cr: 1,0, B: 0,004
4b 0,22 0,025 1,3 0,02 0,002 0,003 0,0025 0,006 B: 0,003, Mo: 0,2, W: 0,1, V: 0,1
4c 0,24 0,040 1,1 0,02 0,002 0,003 0,0025 0,007 Nb: 0,02
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TABELA 8
N° Aço Espessura de camada de chapeamento de Al (pm) Concentração de Inclusão contendo Mn (% em massa) Inclusão contendo Mn tendo comprimento máximo de 1.0 a 4.0 pm
Número de inclusões observadas (números) Número de óxidos de Mn (número) Relação numérica de número de óxidos de Mn (%)
51 4a 16,1 0,15 500 60 12,0
52 4a 22,1 0,16 500 64 12,8
53 4a 33,8 0,15 500 63 12,6
54 4a 48,7 0,17 500 66 13,2
55 4a 51,1 0,15 502 63 12,5
56 4b 15,2 0,11 500 73 14,6
57 4b 19,7 0,13 500 70 14,0
58 4b 34,1 0,11 504 71 14,1
59 4b 49,5 0,13 500 86 17,2
60 4b 54,8 0,12 500 74 14,8
61 4c 14,3 0,15 500 56 11,2
62 4c 20,0 0,15 500 61 12,2
63 4c 34,7 0,17 500 55 11,0
64 4c 49,3 0,16 500 57 11,4
65 4c 55,4 0,15 500 66 13,2
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TABELA 9
N° Aço Resistência à tração (MPa) Número de fissuras na porção da parede do orifício (número) Temperatura de transição de fragilidade de ductilidade (C) Estado de estampagem a quente
51 4a 1510 0 -62 Boa
52 4a 1512 0 -69 Boa
53 4a 1519 0 -67 Boa
54 4a 1508 0 -68 Boa
55 4a 1511 0 -61 Gripagem
56 4b 1540 0 -67 Boa
57 4b 1543 0 -61 Boa
58 4b 1546 0 -69 Boa
59 4b 1539 0 -66 Boa
60 4b 1544 0 -66 Gripagem
61 4c 1563 0 -64 Boa
62 4c 1560 0 -61 Boa
63 4c 1559 0 -60 Boa
64 4c 1561 0 -62 Boa
65 4c 1558 0 -63 Gripagem
[00109] Em cada exemplo, a concentração de inclusão contendo Mn e a relação numérica do óxido de Mn para a inclusão contendo Mn tendo um comprimento máximo de 1,0 a 4,0 μΜ estavam dentro do intervalo especificado na presente invenção, e, por conseguinte, fissuras não ocorreram nas paredes do orifício no teste perfurante e a temperatura de transição de fragilidade de ductilidade foi de -60°C ou infe
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42/50 rior, de modo que uma chapa de aço (membro) tendo ambas resistência à fragilização de hidrogênio e tenacidade foi obtida, mas nas amostras N°s. 55, 60 e 65 em que a espessura da camada de plaqueamento de Al foi de mais de 50 pm, escoriações ocorreram na porção de parede longitudinal em forma de chapéu com uma frequência elevada. Por outro lado, nas amostras N°s. 51 a 54, 56 a 59 e 61 a 64, em que a espessura da camada de plaqueamento de Al foi de 50 pm ou menos, escoriação não ocorreu na porção da parede longitudinal em forma de chapéu.
(Exemplo 5) [00110] Uma peça de aço tendo a composição química mostrada na Tabela 7 foi transformada em uma chapa de aço laminada a quente de
2,8 mm de espessura, de acordo com as condições iguais às do Exemplo 1, e a chapa de aço foi decapada e depois laminada a frio para formar uma chapa de aço que tem uma espessura de chapa de
1,2 mm. A chapa de aço laminada a frio, foi aquecida a 655°C a uma taxa média de aquecimento de 19°C/s, subsequentemente, aquecida a 730 a 780°C a uma taxa de aquecimento média de 2,5° C/s, imediatamente arrefecida por uma taxa de arrefecimento média de 6,5°C/s, mergulhada em um banho de galvanização por imersão a quente (contendo uma concentração em Al de 0,15% e impurezas) a 460°C, e retirada após 3 segundos. A quantidade de deposição foi ajustada com um limpador de gás, seguido pela chapa de aço arrefecida ao ar até a temperatura ambiente. Análise da inclusão da chapa de aço obtida foi realizada do mesmo modo como no Exemplo 1. Do mesmo modo que no Exemplo 2, a chapa de aço a quente foi estampada em forma de chapéu, e uma peça de teste de tração JIS No. 5, uma peça de teste de perfuração e uma peça de teste de impacto Charpy foram tomadas a partir da porção de chapéu. Para condições de aquecimento para estampagem a quente, a chapa de aço foi mantida a 900°C durante 1
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43/50 minuto, hidrogênio contendo nitrogênio em uma concentração de 3% foi definido como uma atmosfera, e o ponto de orvalho foi ajustado para 0°C. Resultados das análises relativas à inclusã o são mostrados na Tabela 10, e os resultados dos testes relacionados com o material de estampagem a quente são apresentadas conjuntamente na tabela 11.
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TABELA 10
N° Aço Espessura de camada galvanizada (pm) Concentração de Inclusão contendo Mn (% em massa) Inclusão contendo Mn tendo comprimento máximo de 1.0 a 4.0 pm
Número de inclusões observadas (números) Número de óxidos de Mn (número) Relação numérica de número de óxidos de Mn (%)
66 4a 6,3 0,15 500 66 13,2
67 4a 12,7 0,16 500 63 12,6
68 4a 23,6 0,15 500 68 13,6
69 4a 28,8 0,17 500 65 13,0
70 4a 31,1 0,15 502 60 12,0
71 4b 11,3 0,11 500 71 14,2
72 4b 19,4 0,13 500 75 15,0
73 4b 24,6 0,11 505 78 15,4
74 4b 29,2 0,13 500 66 13,2
75 4b 33,5 0,12 500 70 14,0
76 4c 10,1 0,15 500 65 13,0
77 4c 17,5 0,15 500 61 12,2
78 4c 19,8 0,17 500 58 11,6
79 4c 29,1 0,16 500 54 10,8
80 4c 32,5 0,15 500 69 13,8
44/50
Sublinhas na tabela indicam os valores fora da faixa especificada na presente invenção
Petição 870190003912, de 14/01/2019, pág. 52/68
45/50
TABELA 11
N° Aço Resistência à tração (MPa) Número de fissuras na porção da parede do orifício (número) Temperatura de transição de fragilidade de ductilidade (C) Estado de estampagem a quente
66 4a 1499 0 -65 Boa
67 4a 1504 0 -69 Boa
68 4a 1503 0 -61 Boa
69 4a 1507 0 -68 Boa
70 4a 1511 0 -64 Zn aderido
71 4b 1543 0 -66 Boa
72 4b 1561 0 -61 Boa
73 4b 1566 0 -69 Boa
74 4b 1569 0 -66 Boa
75 4b 1567 0 -62 Zn aderido
76 4c 1640 0 -64 Boa
77 4c 1646 0 -68 Boa
78 4c 1640 0 -62 Boa
79 4c 1645 0 -62 Boa
80 4c 1652 0 -62 Zn aderido
Petição 870190003912, de 14/01/2019, pág. 53/68
46/50 [00111] Em cada exemplo, a concentração de inclusão contendo Mn e a relação numérica do óxido de Mn para a inclusão contendo Mn tendo um comprimento máximo de 1,0 a 4,0 μΜ estavam dentro do intervalo especificado na presente invenção, e, por conseguinte, fissura não ocorreu nas paredes do orifício no teste de perfuração e a temperatura de transição de fragilidade de ductilidade foi de -60°C ou inferior, de modo que uma chapa de aço (membro) tendo ambas resistência à fragilização de hidrogênio e tenacidade foi obtida, mas nas amostras N°s. de 70, 75 e 80 em que a espessura da camada galvanizada era superior a 30 μm, a adesão de Zn à matriz ocorreu com uma frequência elevada. Por outro lado, nas amostras N°s. 66 a 69, 71 a 74 e 76 a 79, em que a espessura da camada galvanizada era 30 μm ou inferior, a adesão de Zn à matriz não ocorreu ao todo.
(Exemplo 6) [00112] Uma peça de aço tendo a composição química mostrada na Tabela 7 foi transformada em uma chapa de aço laminada a quente de
2,8 mm de espessura, de acordo com as condições iguais àquela do Exemplo 1, e a chapa de aço foi decapada e, em seguida laminada a frio (redução: 50%) em uma chapa de aço com uma espessura de chapa de 1,4 mm. A chapa de aço laminada a frio, foi aquecida a 655°C a uma taxa média de aquecimento de 19°C/s, su bsequentemente, aquecida a 730-780°C a uma taxa de aquecimento média de 2,5°C/s, imediatamente arrefecida por uma taxa de a rrefecimento média de 6,5°C/s, mergulhada em um banho de galvanização por imersão a quente (contendo uma concentração em Al de 0,13%, Fe a uma concentração de 0,03% e impurezas) a 460°C, e retirada após 3 segundos. A quantidade de deposição foi ajustada com um limpador de gás, a chapa de aço foi em seguida aquecida a 480°C a partir de camada galvanizada por imersão a quente ligada, e, em seguida, arrefecida a ar até a temperatura ambiente. Análise da inclusão da chapa de
Petição 870190003912, de 14/01/2019, pág. 54/68
47/50 aço obtida foi realizada do mesmo modo como no Exemplo 1. Do mesmo modo que no Exemplo 2, a chapa de aço a quente foi estampada em forma de chapéu, e uma peça de teste de traço JIS N°. 5, uma peça de teste de perfuração e uma peça de teste de impacto Charpy foram tomadas a partir da porção de chapéu. Para condições de aquecimento para estampagem a quente, a chapa de aço foi mantida a 900°C durante 1 minuto, hidrogênio contendo nitrogênio em uma concentração de 3% foi definido como uma atmosfera, e o ponto de orvalho foi ajustado para 0°C. Resultados das análi ses relativas à inclusão são mostrados na Tabela 12, e os resultados dos testes relacionados com o material de estampagem a quente são apresentadas conjuntamente na tabela 13.
Petição 870190003912, de 14/01/2019, pág. 55/68
TABELA 12
N° Aço Espessura de camada de liga Zn-Fe (pm) Concentração de Inclusão contendo Mn (% em massa) Inclusão contendo Mn tendo comprimento máximo de 1.0 a 4.0 pm
Número de inclusões observadas (números) Número de óxidos de Mn (número) Relação numérica de número de óxidos de Mn (%)
81 4a 15,1 0,15 501 66 13,2
82 4a 22,5 0,16 501 68 13,6
83 4a 31,4 0,15 500 63 12,6
84 4a 39,7 0,17 500 61 12,2
85 4a 46,2 0,15 502 63 12,5
86 4b 15,5 0,11 510 75 14,7
87 4b 21,1 0,13 502 79 15,7
88 4b 39,3 0,11 504 80 15,9
89 4b 44,4 0,13 500 86 17,2
90 4b 49,5 0,12 500 70 14,0
91 4c 14,1 0,15 500 59 11,8
92 4c 20,6 0,15 500 63 12,6
93 4c 34,7 0,17 500 54 10,8
94 4c 42,1 0,16 504 59 11,7
95 4c 45,4 0,15 500 60 12,0
48/50
Sublinhas na tabela indicam os valores fora da faixa especificada na presente invenção
Petição 870190003912, de 14/01/2019, pág. 56/68
49/50
TABELA 13
N° Aço Resistência à tração (MPa) Número de fissuras na porção da parede do orifício (número) Temperatura de transição de fragilidade de ductilidade (C) Estado de estampagem a quente
81 4a 1500 0 -62 Boa
82 4a 1507 0 -62 Boa
83 4a 1499 0 -60 Boa
84 4a 1503 0 -68 Boa
85 4a 1507 0 -60 Fissuras muito pequenas geradas
86 4b 1569 0 -67 Boa
87 4b 1614 0 -66 Boa
88 4b 1619 0 -69 Boa
89 4b 1612 0 -63 Boa
90 4b 1608 0 -60 Fissuras muito pequenas geradas
91 4c 1681 0 -64 Boa
92 4c 1647 0 -61 Boa
93 4c 1641 0 -68 Boa
94 4c 1646 0 -62 Boa
95 4c 1653 0 -60 Fissuras muito pequenas geradas
[00113] Em cada exemplo, a concentração de inclusão contendo Mn e a relação numérica do óxido de Mn para a inclusão contendo Mn tendo um comprimento máximo de 1,0 a 4,0 μΜ estavam dentro do intervalo especificado na presente invenção, e, por conseguinte, fissura não ocorreu nas paredes do orifício no teste perfurante e a temperatura de transição de fragilidade de ductilidade era de -60°C ou inferior, de modo que uma chapa de aço (membro) tendo ambas resistência à fragilização de hidrogênio e tenacidade foi obtida, mas nas amostras N°s. 85, 90 e 95 em que a espessura da camada galvanizada a quente, ligada era mais do que 45 μm, fissuras muito pequenas foram geradas
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50/50 na camada da liga após a prensagem. Por outro lado, nas amostras N°s. 81 a 84, 86 a 89 e 91 a 94, em que a espessura da camada galvanizada por imersão a quente ligada foi de 45 pm ou menos, fissuras muito pequenas não foram geradas em tudo na camada de liga depois de prensagem.
APLICABILIDADE INDUSTRIAL [00114] De acordo com a presente invenção, boa resistência à fragilização de hidrogênio pode ser assegurada, mesmo quando processamento que conduz ao remanescente da tensão, tal como puncionamento, é realizado depois de estampagem a quente, e na prática é fácil, de modo que a faixa de aplicações (componentes) do método de estampagem a quente pode ser expandida. Por conseguinte, a presente invenção é altamente utilizável em indústrias de processamento de chapas de aço.
LISTA DE SINAIS DE REFERÊNCIA
21a matriz superior
21b matriz inferior chapa de aço peça de teste tomando posição

Claims (14)

1. Chapa de aço para estampagem a quente, caracterizada pelo fato de que a chapa de aço tem a composição química de:
C: 0,18 a 0,26%;
Si: mais de 0,02% e não mais de 0,05%;
Mn: 1,0 a 1,5%;
P: 0,03% ou menos;
S: 0,02% ou menos;
Al: 0,001 a 0,5%;
N: 0,1% ou menos;
O: 0,0010 a 0,020%;
Cr: 0 a 2,0%;
Mo: 0 a 1,0%;
V: 0 a 0,5%;
W: 0 a 0,5%;
Ni: 0 a 5,0%;
B: 0 a 0,01%;
Ti: 0 a 0,5%;
Nb: 0 a 0,5%;
Cu: 0 a 1,0%; e equilíbrio: Fe e impurezas, em termos de % em massa, a concentração de uma inclusão contendo Mn não é menos do que 0,010% em massa, e menos do que 0,25% em massa, e a razão numérica de um óxido de Mn para a inclusão tendo um comprimento máximo de 1,0 a 4,0 μΜ é de 10,0% ou mais.
2. Chapa de aço para estampagem a quente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição química compreende um ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em
Cr: 0,01 a 2,0%;
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2/5
Mo: 0,01 a 1,0%;
V: 0,01 a 0,5%;
W: 0,01 a 0,5%;
Ni: 0,01 a 5,0%; e
B: 0,0005 a 0,01%, em termos de % em massa.
3. Chapa de aço para estampagem a quente, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a composição química compreende um ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em
Ti: 0,001 a 0,5%;
Nb: 0,001 a 0,5%; e
Cu: 0,01 a 1,0%, em termos de % em massa.
4. Chapa de aço para estampagem a quente, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a chapa de aço compreende, na sua superfície, uma camada de imersão a quente de alumínio com uma espessura de 50 pm ou menos.
5. Chapa de aço para estampagem a quente, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a chapa de aço compreende, na sua superfície, uma camada galvanizada por imersão a quente tendo uma espessura de 30 pm ou menos.
6. Chapa de aço para estampagem a quente, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a chapa de aço compreende, na sua superfície, uma camada galvanizada por imersão a quente de liga com uma espessura de 45 pm ou inferior.
7. Chapa de aço para estampagem a quente, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que a composição química compreende O: 0,0050 a 0,020%, em ter
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3/5 mos de % em massa.
8. Método para produção de uma chapa de aço para estampagem a quente, caracterizado pelo fato de que compreende:
uma etapa de laminação a quente de uma peça de aço tendo a composição química de:
C: 0,18 a 0,26%;
Si: mais de 0,02% e não mais de 0,05%;
Mn: 1,0 a 1,5%;
P: 0,03% ou menos;
S: 0,02% ou menos;
Al: 0,001 a 0,5%;
N: 0,1% ou menos;
O: 0,0010 a 0,020%;
Cr: 0 a 2,0%;
Mo: 0 a 1,0%;
V: 0 a 0,5%;
W: 0 a 0,5%;
Ni: 0 a 5,0%;
B: 0 a 0,01%;
Ti: 0 a 0,5%;
Nb: 0 a 0,5%;
Cu: 0 a 1,0%; e equilíbrio: Fe e impurezas, em termos de % em massa, e em seguida, bobinar a peça de aço a uma temperatura de 690°C ou superior, para formar uma chapa de aço lam inada a quente; e uma etapa de laminação a frio da chapa de aço laminada a quente em uma redução de 10 a 90% para formar uma chapa de aço laminada a frio.
9. Método para a produção de uma chapa de aço para es
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4/5 tampagem a quente, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a composição química compreende um ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em Cr: 0,01 a 2,0%; Mo: 0,01 a 1,0%; V: 0,01 a 0,5%; W: 0,01 a 0,5%; Ni: 0,01 a 5,0%; e B: 0,0005 a 0,01%, em termos de % em massa.
10. Método para a produção de uma chapa de aço para estampagem a quente, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que a composição química compreende um ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em Ti: 0,001 a 0,5%; Nb: 0,001 a 0,5%; e Cu: 0,01 a 1,0%, em termos de % em massa.
11. Método para produção de uma chapa de aço para estampagem a quente, caracterizado pelo fato de que a chapa de aço para estampagem a quente, que é obtida através do método de produção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, é imersa em um banho de imersão a quente de alumínio para formar uma camada de imersão a quente de alumínio na superfície da chapa de aço.
12. Método para produção de uma chapa de aço para estampagem a quente, caracterizado pelo fato de que a chapa de aço para estampagem a quente, que é obtida através do método de produção, de acordo com em qualquer uma das reivindicações 8 a 10, é imersa em um banho de galvanização por imersão a quente de modo a formar uma camada galvanizada por imersão a quente na superfície da chapa de aço.
13. Método para produção de uma chapa de aço para estampagem a quente, caracterizado pelo fato de que a chapa de aço para estampagem a quente, que é obtida através do método de produção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, é imersa em um banho de galvanização a quente, e, em seguida, aquecida a uma temperatura de 600°C ou inferior, para formar uma camada gal
Petição 870190003912, de 14/01/2019, pág. 62/68
5/5 vanizada por imersão a quente sobre a superfície da chapa de aço.
14. Método para produção de uma chapa de aço para estampagem a quente, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 13, caracterizado pelo fato de que a composição química compreende O: 0,0050 a 0,020%, em termos de % em massa.
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