BR112015005791B1 - Chapa de aço laminada a quente e método para fabricar a mesma - Google Patents

Chapa de aço laminada a quente e método para fabricar a mesma Download PDF

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Abstract

resumo patente de invenção: "chapa de aço laminada a quente e método para fabricar a mesma". a presente invenção refere-se a uma chapa de aço laminada a quente que tem uma resistência à tensão de 900 mpa ou mais, sendo que a chapa de aço laminada a quente consiste em, % em massa, c: maior do que 0,050% e menor ou igual a 0,10%, si: maior ou igual a 0,1% e menor ou igual a 2,0%, mn: maior ou igual a 1,0 e menor ou igual a 3,0%, p: menor ou igual a 0,1%, s: menor ou igual a 0,01%, al: maior ou igual a 0,005% e menor ou igual a 0,05%, n: menor ou igual a 0,01%, ti: maior ou igual a 0,10% e menor ou igual a 0,20%, nb: maior ou igual a 0% e menor ou igual a 0,06%, b: maior ou igual a 0% e menor ou igual a 0,03%, ca: maior ou igual a 0% e menor ou igual a 0,005% e o saldo: fe e impurezas. um tamanho de grão de cristal médio é menor ou igual a 7,0 µm e uma razão de intensidade aleatória de raios x em orientação {211} <011> que é paralela a uma superfície laminada e uma direção de laminação é menor ou igual a 2,5.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para CHAPA DE AÇO LAMINADA A QUENTE E MÉTODO PARA FABRICAR A MESMA.
CAMPO DA TÉCNICA [0001] A presente invenção refere-se a uma chapa de aço laminada a quente e um método para fabricar a chapa de aço laminada a quente. Mais especificamente, a presente invenção se refere a uma chapa de aço laminada a quente que tem excelente resistência à baixa temperatura, excelente capacidade de expansão de furo e uma resistência à tração de 900 MPa ou mais, e um método para fabricar a chapa de aço laminada a quente.
TÉCNICA ANTECEDENTE [0002] Nos últimos anos, a fim de reduzir o peso do corpo de um carro para aumentar a eficiência de combustível de automóveis, por exemplo, as chapas de aço de alta resistência foram usadas para os membros de suspensão. Adicionalmente, uma vez que a regulação quanto à segurança contra coalisão se tornou mais forte, há necessidades de usar as chapas de aço de alta resistência também para membros que têm formatos complexos, que foram feitos apenas de chapas de aço de baixa resistência. No entanto, em geral, à medida que a resistência da chapa de aço se torna maior, a ductilidade é diminuída e a plasticidade piora. Dessa maneira, a fim de usar a chapa de aço de alta resistência para um membro que tem um formato complexo, é necessário fabricar uma chapa de aço que tenha tanto alta plasticidade quanto alta resistência. Em particular, uma vez que a chapa de aço de alta resistência laminada a quente é submetida ao flangeamento por alongamento para serem usadas para os membros de suspensão de automóveis, a capacidade de expansão de furo estampado é importante como o índice de resistência e flangeamento por alongamento. A capacidade de expansão de furo estampado de
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2/38 uma chapa de aço pode ser avaliada por um método de avaliação regulado no ISO 16630.
[0003] O Documento de Patente 1 descreve um método de realizar o resfriamento, imediatamente depois da laminação final a uma temperatura menor do que o ponto de Ar3 + 100 °C, em uma taxa de resfriamento médio maior ou igual a 400 °C/s até que a temperatura se torne o ponto de Ar3 - 100 °C de modo a refinar grãos de ferrita e obter uma textura forte <111>. Esse método melhora a propriedade de ductilidade e flangeamento por alongamento, resultando no aprimoramento na anisotropia de características mecânicas.
[0004] O Documento de Patente 2 suprime as texturas de laminação e refina colônias que têm as texturas de laminação aumentando-se a temperatura final da laminação a quente depois da adição de B. Ademais, realizando-se a têmpera em uma temperatura maior ou igual a mais baixa temperatura de resfriamento que é decidida pela quantidade B em uma mesa de saída, a recristalização de austenita é promovida, a resistência de superfície {110} das texturas de laminação é diminuída e a expansão de inclusões e grãos de cristal de ferrita é suprimida. Assim, um método que tem alta capacidade de expansão de furo e variações de supressão é proposto.
[0005] De uma maneira semelhante, como uma técnica de aumentar a capacidade de expansão de furo enquanto a resistência da chapa de aço é aumentada, por exemplo, o Documento de Patente 3 descreve uma técnica de aprimoramento de saldo entre a resistência e a capacidade de expansão de furo através da otimização da fração de uma estrutura de aço de ferrita, bainita ou semelhantes e dos precipitados na estrutura de ferrita. No entanto, a técnica do Documento de Patente 3 não tem um valor de expansão de furo suficiente e não tem um saldo suficiente entre a resistência e a capacidade de expansão de furo. Em contrapartida, o Documento de
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Patente 4 descreve que a capacidade de expansão de furo da chapa de aço laminada a quente pode ser aprimorada reduzindo-se a razão de intensidade aleatória de raios X no plano {211} que é paralelo à superfície laminada com o uso de V como um elemento essencial. Ademais, o Documento de Patente 4 descreve que à medida que a temperatura de finalização de laminação final é maior no processo de laminação a quente, a razão de intensidade aleatória de raios X no plano {211} é mais reduzida.
DOCUMENTO(S) DA TÉCNICA ANTERIOR
DOCUMENTO(S) DE PATENTE [0006] Documento de Patente 1: JP 2004-137565A [0007] Documento de Patente 2: JP 2009-24226A [0008] Documento de Patente 3: JP 2004-339606A [0009] Documento de Patente 4: JP 2010-90476A
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
PROBLEMA(S) A SER(EM) SOLUCIONADO(S) PELA INVENÇÃO [0010] No entanto, nos anos recentes, como para os membros automobilísticos que devem ser usados em áreas frias, por exemplo, tem havido mais demanda por aprimoramento na anisotropia de características mecânicas e aumento na resistência à baixa temperatura.
[0011] A presente invenção visa fornecer uma chapa de aço de alta resistência laminada a quente que tenha excelente capacidade de expansão de furo, excelente resistência à baixa temperatura e uma resistência à tração de 900 MPa ou mais e um método para fabricar a chapa de aço laminada a quente.
[0012] Ou seja, o sumário da presente invenção é conforme segue.
[0013] Uma chapa de aço laminada a quente que tem uma
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4/38 resistência à tração de 900 MPa ou mais, sendo que a chapa de aço laminada a quente consiste em, % em massa, [0014] C: maior do que 0,050% e menor ou igual a 0,10%, [0015] Si: maior ou igual a 0,1% e menor ou igual a 2,0%, [0016] Mn: maior ou igual a 1,0 e menor ou igual a 3,0%, [0017] P: menor ou igual a 0,1%, [0018] S: menor ou igual a 0,01%, [0019] Al: maior ou igual a 0,005% e menor ou igual a 0,05%, [0020] N: menor ou igual a 0,01%, [0021] Ti: maior ou igual a 0,10% e menor ou igual a 0,20%, [0022] Nb: maior ou igual a 0% e menor ou igual a 0,06%, [0023] B: maior ou igual a 0% e menor ou igual a 0,03%, [0024] Ca: maior ou igual a 0% e menor ou igual a 0,005%, e [0025] o saldo: Fe e impurezas, [0026] em que um tamanho de grão médio é menor ou igual a 7,0 pm, e [0027] em que uma razão de intensidade aleatória de raios X na orientação {211} <011> que é paralela a uma superfície laminada e uma direção de laminação é menor ou igual a 2,5.
[0028] A chapa de aço laminada a quente, de acordo com 1, inclui uma ou mais selecionadas a partir do grupo que consiste em, % em massa, [0029] Nb: maior ou igual a 0,001% e menor ou igual a 0,06%, [0030] B: maior ou igual a 0,0005% e menor ou igual a 0,03%, e [0031] Ca: maior ou igual a 0,0005% e menor ou igual a 0,005%.
[0032] A chapa de aço laminada a quente de acordo com 1 ou 2, inclui adicionalmente:
[0033] uma camada chapeada com Zn ou uma camada chapeada
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5/38 com liga de Fe-Zn em uma superfície da chapa de aço laminada a quente.
[0034] Um método para fabricar uma chapa de aço laminada a quente, sendo que o método inclui:
[0035] realizar a laminação a quente em um eslabe que tem uma composição química de acordo com 1 ou 2 a uma temperatura maior ou igual a 1.200 °C e menor ou igual a 1.350 °C;
[0036] finalizar a laminação a quente a uma temperatura maior ou igual a 960 °C e menor ou igual a 1.100 °C;
[0037] até 1,0 segundo depois da finalização da laminação a quente, iniciar o resfriamento;
[0038] resfriar a chapa de aço laminada a quente em uma taxa de resfriamento médio maior ou igual a 80 °C/s até que a temperatura se torne menor do que a temperatura no fim da laminação a quente por 50 °C a 200 °C; e [0039] bobinar a chapa de aço laminada a quente a uma temperatura maior ou igual a 400 °C e menor ou igua l a 600 °C.
[0040] O método para fabricar uma chapa de aço laminada a quente de acordo com 4, que inclui adicionalmente:
[0041] depois do bobinamento, remover a escala através de limpeza com ácido e realizar o chapeamento com Zn para formar uma camada chapeada com Zn.
[0042] O método para fabricar uma chapa de aço laminada a quente que tem uma resistência à tração de 900 MPa ou mais, sendo que o método inclui:
[0043] depois do bobinamento da chapa de aço laminada a quente fabricada através do método de acordo com 4, remover a escala
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6/38 através de limpeza com ácido;
[0044] aquecer a chapa de aço laminada a quente a uma temperatura maior ou igual a 500 °C e menor ou igua l a 650 °C em uma atmosfera de redução para ativar uma superfície da chapa de aço laminada a quente;
[0045] imergir a chapa de aço laminada a quente em um banho de Zn fundido a uma temperatura de banho maior ou igual a 430 °C e menor ou igual a 490 °C em um estado em que uma tem peratura no momento da imersão é maior ou igual a 420 °C e meno r ou igual a 500 °C; e [0046] ajustar uma quantidade depositada do chapeamento com Zn através de limpeza com gás.
[0047] O método para fabricar uma chapa de aço laminada a quente que tem uma resistência à tração de 900 MPa ou mais, sendo que o método incluir:
[0048] depois do bobinamento da chapa de aço laminada a quente fabricada através do método de acordo com 4, remover a escala através de limpeza com ácido;
[0049] chapear a chapa de aço laminada a quente com Ni em mais ou igual a 0,05 g/m2 e menos ou igual a 3 g/m2 através de eletrólise;
[0050] aquecer a chapa de aço laminada a quente a uma temperatura maior ou igual a 420 °C e menor ou igua l a 500 °C em uma atmosfera de redução;
[0051] imergir a chapa de aço laminada a quente em um banho de Zn fundido a uma temperatura de banho maior ou igual a 430 °C e menor ou igual a 490 °C; e [0052] ajustar uma quantidade depositada do chapeamento com Zn através de limpeza com gás.
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7/38 [0053] O método para fabricar uma chapa de aço laminada a quente, de acordo com 6 ou 7, que inclui adicionalmente:
[0054] depois da limpeza com gás, aquecer a chapa de aço laminada a quente a uma temperatura maior ou igual a 500 °C e menor ou igual a 650 °C para formar uma camada chap eada com FeZn.
EFEITO(S) DA INVENÇÃO [0055] De acordo com a presente invenção, em uma chapa de aço de alta resistência laminada a quente que tem uma resistência à tração de 900 MPa ou mais, através da randomização de texturas de uma chapa de aço aumentando-se uma temperatura de laminação a quente para uma temperatura alta, a capacidade de expansão de furo é favoravelmente mantida. Ademais, de acordo com a presente invenção, iniciando-se a têmpera até 1,0 segundo depois da finalização da laminação a quente, os grãos de cristal são refinados e a resistência à baixa temperatura favorável é alcançada.
MODO(S) PARA REALIZAR A INVENÇÃO [0056] A presente invenção visa uma chapa de aço de alta resistência laminada a quente que tem uma resistência à tração de 900 MPa ou mais. Quanto à chapa de aço de alta resistência laminada a quente, a presente invenção visa, adicionalmente, estabelecer tanto a alta capacidade de expansão de furo quanto o alongamento tal que a relação entre a razão de expansão de furo estampado (λ (%)) de uma chapa de aço regulada em ISO 16630 e a resistência à tração (TS (MPa)) da chapa de aço satisfaz TS χ λ > 60.000 e a relação entre o alongamento (El (%)) da chapa de aço e a resistência à tração (TS (MPa)) satisfaz TS χ El > 14.000.
[0057] A fim de alcançar o aprimoramento na capacidade de expansão de furo da chapa de aço de alta resistência, conforme mostrado no Documento de Patente 4, é eficaz reduzir a razão de
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8/38 intensidade aleatória de raios X no plano {211} que é paralelo à superfície laminada. No entanto, como um mecanismo para aprimorar a capacidade de expansão de furo, os presentes inventores concluíram que é necessário reduzir a razão de intensidade aleatória de raios X no plano {211} que é paralelo à superfície laminada, de maneira mais rígida, a razão de intensidade aleatória de raios X na orientação {211} <011> em que a direção de laminação se torna paralela a <011> no plano {211}. Especificamente, no alvo da presente invenção, que é a chapa de aço de alta resistência laminada a quente que tem uma resistência à tração de 900 MPa ou mais, definindo-se a razão de intensidade aleatória de raios X para menor ou igual a 2,5 na orientação {211} <011>, uma capacidade de expansão de furo favorável é alcançada. Ademais, a razão de intensidade aleatória de raios X é obtida promovendo-se a recristalização de austenita através do aumento da temperatura de laminação a quente final para maior ou igual a 960 °C no processo de laminação a quente.
[0058] No entanto, como um resultado do aumento da temperatura de laminação a quente final, embora a capacidade de expansão de furo seja aprimorada, os grãos de cristal se tornam grossos e a resistência à baixa temperatura piora. Em geral, a têmpera da chapa de aço depois da laminação a quente faz com que os grãos de cristal sejam refinados. No entanto, quando a temperatura de laminação a quente final for uma temperatura alta, que é mais alta ou igual a 960 °C, a têmpera da chapa de aço através do resfriamen to por água usual com o uso de uma mesa de saída (ROT) de uma linha de laminação a quente não alcançou o refino de grãos de cristal de modo a aprimorar a resistência à baixa temperatura.
[0059] De acordo com a presente invenção, esse problema foi solucionado através do início da têmpera até 1,0 segundo depois da finalização da laminação a quente final. Ou seja, na chapa de aço de
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9/38 alta resistência laminada a quente que tem uma resistência à tração de 900 MPa ou mais, mesmo quando a temperatura de laminação a quente final for uma temperatura alta, que é mais alta ou igual a 960 °C, iniciando-se a têmpera até 1,0 segundo depois da finalização da laminação a quente final, os grãos de cristal são refinados para menor ou igual a 7,0 pm. Dessa maneira, se torna possível aprimorar a resistência à baixa temperatura e definir uma temperatura de transição de flexível-frágil para menor ou igual a -40 °C.
[0060] Os detalhes da presente invenção serão descritos abaixo.
[0061] Primeiro, a composição química da chapa de aço de acordo com a presente invenção será descrita. Nota-se que % na composição química significa % em massa.
[0062] Uma chapa de aço laminada a quente de acordo com a presente invenção consiste em, % em massa, C: maior do que 0,050% e menor ou igual a 0,10%, Si: maior ou igual a 0,1% e menor ou igual a 2,0%, Mn: maior ou igual a 1,0 e menor ou igual a 3,0%, P: menor ou igual a 0,1%, S: menor ou igual a 0,01%, Al: maior ou igual a 0,005% e menor ou igual a 0,05%, N: menor ou igual a 0,01%, Ti: maior ou igual a 0,10% e menor ou igual a 0,20%, Nb: maior ou igual a 0% e menor ou igual a 0,06%, B: maior ou igual a 0% e menor ou igual a 0,03%, Ca: maior ou igual a 0% e menor ou igual a 0,005% e o saldo: Fe e impurezas.
[0063] C é um elemento eficaz no aumento da resistência. Se o teor de C for menor ou igual a 0,050%, será difícil garantir a resistência desejada. Dessa maneira, o teor de C é maior do que 0,050%, preferencialmente maior ou igual a 0,06%. Enquanto isso, se o teor de C for maior do que 0,10%, os carbonetos serão produzidos para que a capacidade de processamento diminua. Dessa maneira, o teor de C é menor ou igual a 0,10%.
[0064] Si é necessário para a desoxidação preliminar e é eficaz no
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10/38 aumento da resistência como um elemento de intensificação de dissolução. Se o teor de Si for menor do que 0,1%, será difícil garantir a resistência desejada. Dessa maneira, o teor de Si é maior ou igual a 0,1%. Enquanto isso, se o teor de Si for maior do que 2,0%, o ponto de transformação se tornará uma temperatura excessivamente alta, para que, então, seja difícil suprimir as texturas de laminação residuais antes da recristalização da austenita, mesmo quando o método de fabricação a seguir for aplicado. Dessa maneira, o teor de Si é menor ou igual a 2,0%.
[0065] Mn é eficaz no crescimento da resistência como um elemento de intensificação de dissolução. Se o teor de Mn for menor do que 1,0, será difícil garantir a resistência desejada. Dessa maneira, o teor de Mn é maior ou igual a 1,0. Ademais, em um caso em que um elemento além de Mn, como Ti, que suprime a geração de uma rachadura a quente devido ao S, não é suficientemente adicionado, é desejável definir o teor de Mn de modo a satisfazer Mn/S > 20% em massa. Enquanto isso, se o teor de Mn for maior do que 3,0%, uma rachadura pode ser gerada em um eslabe. Dessa maneira, o teor de Mn é menor ou igual a 3,0%.
[0066] P é um elemento que é, usualmente, contido como uma impureza. Se o teor de P exceder 0,1%, a capacidade de processamento e a soldabilidade serão adversamente afetadas e, adicionalmente, as características de fadiga serão diminuídas. Dessa maneira, o teor de P é menor ou igual a 0,1%. O teor de P é preferencialmente menor ou igual a 0,02% para ser usado para um membro de suspensão de um automóvel, que é formado de uma maneira severa e precisa de características de fadiga altas. Na presente invenção, muito embora o teor de P possa ser 0%, é difícil reduzir o teor de P para menos do que 0,001% pelo refino comum atual (inclusive o refino secundário). Dessa maneira, o limite inferior
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11/38 pode ser 0,001%.
[0067] S é um elemento que está contido como uma impureza. Se o teor de S for maior do que 0,01%, uma inclusão grosseira como MnS será formada para diminuir a plasticidade. Dessa maneira, o teor de S é menor ou igual a 0,01%. Para que S possa permanecer a formação dura a ser usada para um membro que é submetido ao processamento severo, o teor de S é preferencialmente menor ou igual a 0,005%. Na presente invenção, muito embora o teor de S possa ser 0%, é difícil reduzir o teor de S para menos do que 0,0005% através do refino comum atual (inclusive o refino secundário). Dessa maneira, o limite inferior pode ser 0,0005%.
[0068] Al é necessário para a desoxidação de um aço fundido. Se o teor de Al for menor do que 0,005%, será difícil obter os efeitos de desoxidação. Dessa maneira, o teor de Al é maior ou igual a 0,005%. Enquanto isso, se o teor de Al for maior do que 0,05%, o ponto de transformação será uma temperatura excessivamente alta, para que seja difícil suprimir as texturas de laminação residual antes da recristalização de austenita, mesmo quando o método de fabricação a seguir for aplicado. Dessa maneira, o teor de Al é menor ou igual a 0,05%.
[0069] N é um elemento que está contido como uma impureza. N forma precipitados com Ti e Nb em uma temperatura mais alta do que C forma, de modo a absorver esses elementos que aumentam a resistência através da formação de precipitados ao serem acoplados com C. Ademais, N forma BN ao ser acoplado com B que tem uma função de aumentar a tenacidade através do aumento da resistência do limite do grão em um estado dissolvido. Portanto, N reduz Ti e B que são eficazes na fixação do consumo e também forma nitratos de Ti que têm um tamanho grande de modo a aumentar as variações da razão de expansão de furo. Dessa maneira, é preferível reduzir N tanto
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12/38 quanto possível e uma faixa aceitável é menor ou igual a 0,01%. O teor de N é preferencialmente 0,005%. Na presente invenção, muito embora o teor de N possa ser 0%, é difícil reduzir o teor de N para menos do que 0,0005% através do refino comum atual (inclusive o refino secundário). Dessa maneira, o limite inferior pode ser 0,0005%.
[0070] Ti é um dos elementos mais importantes na presente invenção. Ou seja, Ti não apenas contribui para um aumento na resistência da chapa de aço através de fortalecimento de precipitação, mas também detoxifica as inclusões prolongadas como MnS através de precipitação de TiS de modo a aumentar a resistência à baixa temperatura e a capacidade de expansão de furo. Se o teor de Ti for menor do que 0,10%, se torna difícil assegurar a resistência desejada. Dessa maneira, o teor de Ti é maior ou igual a 0,10%. Enquanto isso, mesmo se o teor de Ti for maior do que 0,20%, o efeito dessa função irá saturar e o custo da liga será aumentado. Dessa maneira, o teor de Ti é menor ou igual a 0,20%.
[0071] A chapa de aço laminada a quente de acordo com a presente invenção pode incluir, além da composição de componente básico acima, um ou mais dentre Nb: 0 a 0,06%, B: 0 a 0,03% e Ca: 0 a 0,005% em massa.
[0072] Uma vez que Nb é um elemento que tem uma função de aumentar a resistência da chapa de aço através de fortalecimento de precipitação, Nb pode ser incluído. No entanto, mesmo se o teor de Nb for maior do que 0,06%, esse efeito irá saturar. Dessa maneira, o teor de Nb é menor ou igual a 0,06%. Nota-se que o teor de Nb é preferencialmente maior ou igual a 0,001% a fim de se obter o efeito dessa função de maneira mais segura.
[0073] Uma vez que B tem uma função de aumentar a resistência de limite de grão e a tenacidade, B pode ser incluído. No entanto, mesmo se o teor de B for maior do que 0,03%, esse efeito irá saturar.
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Dessa maneira, o teor de B é menor ou igual a 0,03%, preferencialmente menor ou igual a 0,003%. Nota-se que o teor de B é s preferencialmente maior ou igual a 0,0005% a fim de se obter o efeito dessa função com mais segurança.
[0074] Ca tem uma função de dispersar uma grande quantidade de óxidos finos na desoxidação de aço fundido e de refino da estrutura. Ademais, o Ca tem uma função de aumentar a capacidade de expansão de furo fixando-se S no aço como CaS esférico na dessulfurização do aço fundido e suprimindo-se a geração de inclusões prolongadas como MnS. Dessa maneira, Ca pode ser incluído. No entanto, mesmo se o teor de Ca for maior do que 0,005%, esse efeito irá saturar. Dessa maneira, o teor de Ca é menor ou igual a 0,005%. Nota-se que o teor de Ca é preferencialmente maior ou igual a 0,0005% a fim de se obter o efeito dessa função de maneira mais segura.
[0075] O saldo é Fe e impurezas.
[0076] Em seguida, a microestrutura da chapa de aço de acordo com a presente invenção será descrita.
[0077] Na chapa de aço de acordo com a presente invenção, é necessário que a razão de intensidade aleatória de raios X na orientação {211} <011> que é paralela à superfície laminada e à direção de laminação seja menor ou igual a 2,5. A razão de intensidade aleatória de raios X signifique um valor de uma razão de intensidade de difração de raios X (intensidade de difração de raios X na orientação {211} <011> que é paralela à superfície laminada e à direção de laminação) de uma amostra de chapa de aço laminada a quente que é uma medição alvo, em relação à intensidade de difração de raios X de uma amostra em pó (amostra em pó que não tem congregação na orientação específica) que tem distribuição de orientação aleatória na medição de difração de raios X. A capacidade
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14/38 de expansão de furo da chapa de aço laminada a quente diminui mais à medida que a razão de intensidade aleatória de raios X na orientação {211} <011> que é paralela à superfície laminada e à direção de laminação é maior. Quando a razão de intensidade aleatória de raios X for menor ou igual a 2,5, a relação entre a razão de expansão de furo (λ (%)) regulada no ISO 16630 e a resistência à tração (TS (MPa)) da chapa de aço satisfaz TSχλ > 60.000 e a relação entre o estirameneto (El (%)) da chapa de aço e a resistência à tração (TS (MPa)) satisfaz TS*El > 14.000, para que uma alta capacidade de expansão de furo e alongamento sejam alcançados.
[0078] A razão de intensidade aleatória de raios X é obtida medindo-se a intensidade de difração de raios X na orientação {211} <011> que é paralela à superfície laminada e à direção de laminação por um método de difratometria com uso de um tubo de raios X apropriado, por exemplo, e comparando-se a intensidade de difração de raios X obtida com uma intensidade de difração de raios X de uma amostra aleatória (amostra em pó). Em um caso em que a medição através de difração de raios X é difícil, usando-se um padrão de difração por retrodifusão de elétron (EBSD), uma região pode ser medida onde o intervalo de medição entre pixels é 1/5 ou menos do tamanho de grão médio e 5.000 ou mais grãos de cristal podem ser medidos, de modo a medir uma razão de intensidade aleatória de uma distribuição de função de distribuição de orientação (ODF) ou figura de polo.
[0079] Na chapa de aço laminada a quente, à medida que a razão de intensidade aleatória de raios X na orientação {211} <011> que é paralela à superfície laminada e à direção de laminação for maior, a anisotropia da chapa de aço se torna maior. Em particular, quando uma razão de deformação plástica (valor r) na direção de laminação, uma razão de deformação plástica (valor r) na direção de 45° em
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15/38 relação à direção de laminação e uma razão de deformação plástica (valor r) na direção de 90° (direção de largura da chapa) em relação à direção de laminação são representadas como r0, r45 e r90, respectivamente, no caso acima, a diferença entre r0 e r45 e a diferença entre r0 e r90 se tornam maiores e r90 se torna muito menor. Dessa maneira, no momento da formação de expansão de furo, a redução na espessura da chapa se torna grande em uma superfície de extremidade na direção de laminação, que é submetida à deformação de tração na direção de largura e uma alta tensão é gerada na superfície de extremidade para que uma rachadura seja facilmente gerada e propagada. Assim, em um caso em que a razão de intensidade aleatória de raios X na orientação {211} <011> que é paralela à superfície laminada e à direção de laminação é alta, a razão de expansão de furo pode diminuir.
[0080] A chapa de aço de acordo com a presente invenção tem um tamanho de grão médio menor ou igual a 7,0 pm. Refinando-se os grãos de cristal da chapa de aço e definindo-se o tamanho de grão médio para menor ou igual a 7,0 pm, é possível definir a temperatura de transição de flexível-frágil para menor ou igual a - 40 °C.
[0081] O tamanho de grão médio na presente invenção é definido da maneira a seguir ao realizar a análise com o uso do padrão de difração por retrodifusão de elétron (EBSD) (análise de orientação de cristal microscópico de elétron de varredura). Em um caso em que a diferença de ângulo de orientação de cristal entre os pixels adjacentes medidos com o uso do EBSD em uma parte em uma profundidade de 1/4 da espessura da chapa é 5° ou m ais, o limite entre os pixels é referido como o limite de grão. Definindo-se o limite de grão dessa maneira e uma região circundada pelos limites de grão é referida como um grão de cristal. Então, o diâmetro de um círculo que tem a mesma área que a área (a área de uma parte circundada
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16/38 pelos limites de grão) da parte que é referida como o grão de cristal é referida como o tamanho de grão. O tamanho de grão médio é a média dos tamanhos de grão de cristal, que é obtida através do cálculo do valor médio usando-se um método de geração de área.
[0082] Nota-se que, na análise de EBSD, por exemplo, a orientação de cristal é medida em uma profundidade menor ou igual a 0,5 pm a uma ampliação de 1.500 vezes e uma posição na qual a diferença de orientação entre pontos de medição adjacentes (pixels) excede 5°é referida como o limite (limite de grão) de grãos de cristal. Ademais, a região circundada pelos limites de grão é referida como o grão de cristal.
[0083] O tamanho de grão médio na parte na profundidade de 1/4 da espessura de chapa é obtido a partir da razão a seguir. Definindose o tamanho de grão médio para menor ou igual a 7,0 pm em tantos pontos quanto possível na espessura, inclusive na parte na profundidade de 1/4 da espessura de chapa, a resistência à baixa temperatura é ainda mais aumentada. No entanto, ao medir o tamanho de grão médio na parte na profundidade de 1/4 da superfície da chapa de aço, uma propriedade de material geralmente típica de toda a chapa de aço pode ser obtida. Dessa maneira, a parte na profundidade de 1/4 da espessura de chapa é definida como o ponto de medição.
[0084] A chapa de aço de acordo com a presente invenção pode incluir uma camada chapeada com Zn ou uma camada chapeada com liga de Fe-Zn na superfície da mesma. A camada chapeada com Zn pode ser formada de Zn substancialmente puro através de eletrólise ou pode conter de 0,1 a 0,5% em massa de Al imergindo-se a chapa de aço em um banho de Zn fundido. A camada chapeada com liga de Fe-Zn pode conter de 7 a 15% em massa de Fe imergindo-se a chapa de aço em um banho de Zn fundido e, então, aquecendo-se a chapa
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17/38 de aço de modo a difundir Fe na camada de chapeamento.
[0085] Em seguida, o método para fabricar a chapa de aço laminada a quente de acordo com a presente invenção será descrito.
[0086] No momento da laminação a quente de um eslabe que tem a composição química acima de acordo com a presente invenção, a temperatura do eslabe é definida para maior ou igual a 1.200 °C e menor ou igual a 1.350 °C. Se a temperatura do eslabe a ser usado para a laminação a quente for menor do que 1.200 °C , os precipitados que contêm Ti e Nb não serão dissolvidos no eslabe suficientemente e se tornam grossos, para que a capacidade de fortalecimento de precipitação pelos precipitados de Ti e Nb não seja obtida. Além disso, esses precipitados grossos continuaram permanecendo na chapa de aço, para que a capacidade de expansão de furo diminua. Enquanto isso, a fim de impedir que a estrutura se torne grossa, a temperatura do eslabe usado para a laminação a quente é definida para menor ou igual a 1.350 °C.
[0087] Depois de definir a temperatura do eslabe para maior ou igual a 1.200 °C e menor ou igual a 1.350 °C, a lam inação a quente é realizada. Na presente invenção, a fim de impedir que as texturas de laminação residuais antes da recristalização, sendo que as texturas de laminação que fazem com que a razão de intensidade aleatória de raios X na orientação {211} <011> seja aumentada, a laminação a quente acaba em uma temperatura maior ou igual a 960 °C, preferencialmente maior ou igual a 1.000 °C. Enquan to isso, a fim de impedir que o tamanho de grão médio se torne maior do que 7,0 pm tornando-se grossa a estrutura, a laminação a quente acaba em uma temperatura menor ou igual a 1.100 °C.
[0088] A razão de intensidade aleatória de raios X na orientação {211} <011> é reduzida mais à medida que a temperatura de finalização da laminação a quente no processo de laminação a quente
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18/38 é mais alta. A razão de intensidade aleatória de raios X na orientação {211} <011> é aumentada quando as deformações devido à laminação forem armazenadas na chapa de aço sem gerar recristalização depois da laminação a quente. Dessa maneira, em um caso em que a temperatura de finalização da laminação a quente é alta, a recristalização é promovida depois da finalização da laminação a quente e, dessa maneira, a razão de intensidade aleatória de raios X na orientação {211} <011> pode ser reduzida.
[0089] Depois da finalização da laminação a quente, até 1,0 segundo, a têmpera é iniciado. A têmpera é continuado em uma taxa de resfriamento médio de 80 °C/s ou mais até que a temperatura se torne menor do que a temperatura no momento da finalização da laminação a quente por 50 a 200 °C. Na presente invenção, uma vez que a temperatura de finalização da laminação a quente é alta, que é mais alta ou igual a 960 °C, se a têmpera for iniciado, quando o período de tempo mais longo do que 1,0 segundo passar depois da finalização da laminação a quente, os grãos de cristal não serão refinados suficientemente. Iniciando-se a têmpera até 1,0 segundo depois da finalização da laminação a quente, os grãos de cristal são refinados de modo a aprimorar a resistência à baixa temperatura.
[0090] Na presente invenção, até 1,0 segundo depois da finalização da laminação a quente, a têmpera é iniciado. Essa têmpera é continuada em uma taxa de resfriamento médio de 80 °C/s ou mais até que a temperatura se torne menor do que a temperatura de finalização da laminação a quente por 50 a 200 °C.
[0091] Se a taxa de resfriamento nessa têmpera for mais lenta, a estrutura depois da recristalização de austenita falha em ser congelada e os grãos irão crescer durante o resfriamento. Quando a taxa de resfriamento médio for 80 °C/s ou mais na t êmpera, tal problema não surge. Ademais, se a temperatura de finalização da
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19/38 têmpera for muito alta, a chapa de aço será submetida a altas temperaturas em que os grãos podem crescer mesmo depois que a têmpera acabar, e dessa maneira, os grãos grossos serão formados e a tenacidade irá diminuir. Em contrapartida, se a temperatura de finalização da têmpera for muito baixa, a temperatura passa pelo ponto de transformação rapidamente e, dessa maneira, uma fase rígida será formada e uma excelente capacidade de expansão de furo não pode ser obtida. Quando a temperatura de finalização da têmpera estiver em uma faixa onde a temperatura for mais baixa do que a temperatura de finalização da laminação a quente por 50 a 200 °C, não surge tal problema.
[0092] Iniciando-se a têmpera tão imediatamente quanto possível depois da finalização da laminação a quente, o crescimento de grãos de cristal pode ser preferencialmente suprimido. Por outro lado, se a têmpera for iniciado quando um determinado período de tempo passar depois da finalização da laminação a quente, a orientação de cristal é mais randomizada através de recristalização. O tempo de início da têmpera pode ser decidido como apropriado até 1,0 segundo depois da finalização da laminação a quente, dependendo se deve priorizar a supressão do crescimento de grãos de cristal ou a randomização de orientação de cristal.
[0093] Nota-se que a têmpera depois da finalização da laminação a quente é desejavelmente iniciada depois de um período de tempo de 0,01 segundo passado depois da finalização da laminação a quente a fim de promover a randomização de orientação de cristal através de recristalização. A têmpera é preferencialmente iniciado depois de um período de tempo de 0,05 segundos, mais preferencialmente 0,1 segundo, depois de passada a finalização da laminação a quente.
[0094] O limite superior da taxa de resfriamento médio na têmpera não se limita a um valor em particular; no entanto, através da limitação
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20/38 de equipamento, o limite superior real é cerca de 1.000 °C/s.
[0095] Depois do fim da têmpera, o resfriamento é realizado com o uso da mesa de saída e a chapa de aço é enrolada em uma temperatura de chapa de aço de 400 a 600 °C. O resfriamento depois da finalização da têmpera até que o bobinamento seja preferencialmente realizado, mas sem limitação em particular, em uma taxa de resfriamento médio de 20 °C/s ou mais.
[0096] Na presente invenção, controlando-se a forma de precipitados de Ti, a resistência é aumentada. Definindo-se a temperatura de bobinamento para menor ou igual a 600 °C, a resistência é aumentada. Nota-se que uma temperatura de bobinamento baixíssima não gera precipitados e a resistência não é suficientemente aumentada. Portanto, a temperatura de bobinamento é maior ou igual a 400 °C.
[0097] Na presente invenção, a camada chapeada com Zn ou a camada chapeada com liga de Fe-Zn pode ser formada na superfície da chapa de aço através de um método de chapeamento conhecido. Por exemplo, para formar a camada chapeada com Zn, depois de a chapa de aço enrolada ser resfriada para temperatura ambiente, a limpeza com ácido pode ser realizada para remover a escala e, então, o chapeamento com Zn pode ser realizado através de eletrólise em um banho de sulfato. Alternativamente, o chapeamento com Zn pode ser realizado através de imersão da chapa de aço em um banho de galvanização por imersão a quente que contém de 0,1 a 0,5% em massa de Al. A quantidade depositada de chapeamento com Zn é ajustada através de limpeza com gás.
[0098] Em um caso de formar a camada chapeada com Zn através de imersão da chapa de aço em um banho de galvanização por imersão a quente, é necessário garantir a molhabilidade do chapeamento. Portanto, em geral, a chapa de aço da qual a escala é
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21/38 removida através de limpeza com ácido é aquecida em uma atmosfera de redução de modo a ativar a superfície e, então, a chapa de aço é imersa no banho de galvanização por imersão a quente. Nesse caso, a fim de realizar o chapeamento com Zn enquanto a propriedade do material da chapa de aço é mantida, o aquecimento é realizado a menos ou igual a 650 °C em uma atmosfera de redução. Ademais, uma vez que a temperatura de aquecimento inferior a 500 °C não pode garantir molhabilidade suficiente, o limite inferior do aquecimento na atmosfera de redução é 500 °C.
[0099] Depois de a escala ser removida através de limpeza com ácido, em um caso de realizar o chapeamento com Ni através de eletrólise, a chapa de aço é aquecida em uma atmosfera de redução para uma temperatura próxima da temperatura de banho de galvanização por imersão a quente e, então, é imersa no banho de galvanização por imersão a quente de modo a garantir a molhabilidade. Nesse caso, se a quantidade de chapeamento com Ni for menor do que 0,05 g/m2, será difícil obter molhabilidade suficiente. Ademais, se a quantidade de chapeamento com Ni for maior do que 3 g/m2, o efeito de aumentar a molhabilidade irá saturar. Dessa maneira, a quantidade de chapeamento com Ni é preferencialmente maior ou igual a 0,05 g/m2 e menor ou igual a 3 g/m2.
[00100] Como em um caso sem chapeamento com Ni, o aquecimento após o chapeamento com Ni é preferencialmente realizado a uma temperatura menor ou igual a 650 °C , porque a temperatura que excede 650 °C impede que a propried ade do material do material de base seja mantida. Se a temperatura da chapa de aço for inferior ao ponto de fusão de Zn no momento da imersão no banho de galvanização por imersão a quente, a superfície do banho será solidificada instantaneamente e uma aparência uniforme não será obtida. Portanto, é preferível que a temperatura da chapa de aço seja
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22/38 maior ou igual a 420 °C no instante da imersão no banho de galvanização por imersão a quente. Ademais, se a chapa de aço for imersa a temperaturas maiores do que 500 °C, a reação de formação de liga irá progredir no banho de galvanização por imersão a quente e a adesão ao chapeamento irá diminuir. Portanto, é preferível que a temperatura da chapa de aço menor ou igual a 500 °C no instante da imersão.
[00101] Se a temperatura do banho de galvanização por imersão a quente for menor do que 430 °C, a temperatura está próxima do ponto de fusão de Zn, para que uma parte que está exposta ao ar livre possa ser solidificada e uma fabricação estável se torna difícil. Dessa maneira, a temperatura do banho de galvanização por imersão a quente é preferencialmente maior ou igual a 430 °C. Uma vez que a chapa de aço é mantida na temperatura do banho de galvanização por imersão a quente enquanto é imersa no banho de galvanização por imersão a quente, a temperatura do banho de chapeamento tem uma influência maior na formação de liga no banho do que a temperatura da chapa de aço no momento de entrar no banho (doravante referida como temperatura de inserir a chapa). Se a temperatura do banho de galvanização por imersão a quente for maior do que 490 °C, a formação de liga irá progredir rapidamente no banho. Uma vez que o progresso de formação de liga no banho diminuir a adesão ao chapeamento, a temperatura do banho de galvanização por imersão a quente é preferencialmente menor ou igual a 490 °C.
[00102] A camada chapeada com liga de Fe-Zn pode ser formada na superfície da chapa de aço através da imersão da chapa de aço no banho de Zn fundido e da realização da limpeza com gás e, então, através do aquecimento da chapa de aço de modo a difundir o Fe na camada chapeada com Zn. Na galvanização por imersão a quente com liga, a quantidade de difusão de Fe na camada chapeada com Zn
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23/38 é preferencialmente de 7 a 15% em massa. As condições de formação de linha que são necessárias para isso são diferentes dependendo do componente da chapa de aço, do tamanho do grão de cristal, da concentração de Al no banho de chapeamento e semelhantes. Se o aquecimento for realizado a uma temperatura menor do que 500 °C, a formação de liga precisará de um tempo mais longo. Dessa maneira, considerando-se a produtividade, a temperatura de aquecimento é preferencialmente maior ou igual a 500 °C. Ademais, se o aquecimento for realizado a uma temperatura maior do que 650 °C, a propriedade do material do material de base será alterada. Dessa maneira, o limite superior da temperatura de aquecimento é 650 °C. Ademais, se o tempo de aquecimento for mais curto do que quatro segundos, a formação de liga uniforme é difícil. Dessa maneira, o tempo de aquecimento é mais longo ou igual a quatro segundos. Além disso, um tempo de aquecimento mais longo do que 60 segundos não é razoável em termos de produtividade em uma linha continha de chapa de aço. Dessa maneira, o limite superior do tempo de aquecimento é preferencialmente 60 segundos.
EXEMPLO (EXEMPLO 1) [00103] Diversos tipos de aço que contêm os componentes mostrados na Tabela 1 foram fundidos e submetidos à fundição contínua para serem um eslabe com uma espessura de 230 mm cada. Então, cada eslabe foi aquecido para uma temperatura de 1.250 a 1.280 °C, submetido à laminação bruta e à laminação final através de um aparelho de laminação a quente contínua, resfriado por água sob determinadas condições, submetido ao resfriamento radiacional, resfriado por água novamente e, então, enrolado. Assim, as chapas de aço laminada a quente foram fabricadas. A Tabela 2 mostra inúmeros tipos de aço usados, condições para a laminação a quente e
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24/38 espessuras de chapas de aço. Na Tabela 2, FT representa a temperatura de finalização da laminação final, Tempo de início de resfriamento representa o período de tempo do fim da laminação final até o início do resfriamento por água, Taxa de resfriamento representa a taxa de resfriamento médio do resfriamento por água e Quantidade de resfriamento representa a diferença entre a temperatura da chapa de aço no momento da finalização do resfriamento por água e a temperatura de finalização da laminação final. CT representa a temperatura de bobinamento.
[00104] Quanto aos testes de deformação das chapas de aço, o limite de elasticidade (YP (MPa)), a resistência à tração (TS (MPa)) e o alongamento (El (%)) foram avaliados por meio de peças de teste de extração de JIS no 5 na direção de largura (direção C) das chapas de aço. Quanto aos valores de Lankford (valor r), uma razão de deformação plástica (valor r) na direção de 0°em relação à direção de laminação, uma razão de deformação plástica (valor r) na direção de 45° em relação à direção de laminação e uma razão d e deformação plástica (valor r) na direção de 90° (direção de la rgura da chapa) em relação à direção de laminação são representadas como r0, r45 e r90, respectivamente. Ademais, Ar foi avaliado com base na expressão a seguir.
Ar = (r0+r90-2*r45) / 2 [00105] Quanto à medição da temperatura de transição de flexívelfrágil, os testes de impacto Charpy foram conduzidos em peças de teste chanfraduras em V, cada uma com 2,5 mm de subtamanho regulado em JIS Z 2242 e a temperatura em que a fenda de fragilidade em percentual se torna 50% é definida como a temperatura de transição de flexível-frágil. Quanto às chapas de aço que têm uma espessura final de menos do que 2,5 mm, a espessura total foi usada para a medição. As chapas de aço que têm as temperaturas de
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25/38 transição de flexível-frágil inferiores a -40 °C fo ram consideradas como amostras bem-sucedidas.
[00106] Quanto à razão de expansão de furo (λ (%)), a avaliação foi realizada de acordo com o método regulado em ISO 16630. As chapas de aço que têm TSχλ > 60.000 como a relação entre a razão de expansão de furo (λ (%)) e a resistência à tração (TS (MPa)) da chapa de aço e TS*El > 14.000 como a relação entre o alongamento (El (%)) da chapa de aço e a resistência à tração (TS (MPa)) foram consideradas como amostras bem-sucedidas.
[00107] Quanto às texturas, as razões de intensidade aleatória de raios X na orientação {211} <011 > que é paralela à superfície laminada e à direção de laminação em uma parte com 1/4 da espessura de chapa forma avaliadas. Usando-se o padrão de difração por retrodifusão de elétron (EBSD), a medição foi realizada em uma região onde o intervalo de medição entre os pixels é 1/5 ou menos do tamanho de grão médio e 5.000 ou mais dos grãos de cristal podem ser medidos. As chapas de aço que têm uma razão de intensidade aleatória de 2,5 ou menos obtidas a partir da distribuição de função de distribuição por orientação (ODF) foram consideradas como amostras bem-sucedidas.
[00108] Quanto ao tamanho de grão médio da chapa de aço, o tamanho de grão médio foi medido com o uso do padrão de difração por retrodifusão de elétron (EBSD), em uma região onde o intervalo de medição entre pixels é 1/5 ou menos do tamanho de grão médio e 1.000 ou mais dos grãos de cristal podem ser medidos em uma parte com 1/4 da espessura de chapa. Então, quando uma diferença de ângulo de orientação de cristal de 5° ou mais entre os pixels adjacentes for considerada como um limite de grão, o diâmetro de um círculo que tem a mesma área que a área do grão de cristal representa o tamanho de grão e o valor médio foi calculado pelo método de fração
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26/38 de área.
[00109] A Tabela 2 mostra os resultados da avaliação. Os símbolos numéricos fora da faixa da presente invenção estão sublinhados.
TABELA 1
Tipo de aço Composição química (unidade: % em massa, o saldo: Fe e impurezas)
C Si Mn P S Al N Ti B Nb Ca
% % % % % % ppm % ppm % ppm
A 0,051 1,20 2,50 0,010 0,002 0,030 30 0,160
B 0,064 1,17 2,46 0,007 0,004 0,045 36 0,158 0,022 21
C 0,062 0,42 1,58 0,006 0,003 0,028 28 0,110 0,033
D 0,098 0,53 1,12 0,007 0,006 0,043 34 0,128 12
E 0,058 0,87 1,98 0,009 0,004 0,032 42 0,180 10 16
F 0,061 1,01 2,61 0,015 0,003 0,038 51 0,174 9 0,041
G 0,072 1,80 2,23 0,023 0,008 0,027 39 0,163 11
H 0,062 1,02 1,80 0,007 0,006 0,043 34 0,060
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TABELA 2
no Tipo de aço Histórico de laminação a quente Teste de tração (JIS no5) na direção C Textura
FT °C Tempo de início de resfriamento s Velocidade de Quantidade de resfriamento resfriamento CT (°C) Espessur a (mm) YP (MPa) TS (MPa) El (%) {211} <011> xaleatório
°C/s °C
Exemplo comparativo 1 A 891 1,4 30 15 541 3,7 805 967 15,6 5,0
2 A 903 0,7 25 300 553 3,6 776 982 15,8 6,4
3 A 1.048 0,1 30 15 421 3,7 803 978 13,0 1,7
Exemplo da invenção 4 A 1.053 0,7 80 50 470 3,7 860 967 15,0 2,2
5 A 1.035 0,1 150 80 401 3,7 873 983 16,3 2,3
Exemplo comparativo 6 A 1.013 1,4 24 15 543 3,6 892 1.018 14,2 1,5
Exemplo da invenção 7 A 976 0,1 160 80 461 3,8 862 1.003 15,2 1,4
Exemplo comparativo 8 B 931 1,4 31 10 581 2,9 787 981 15,8 2,8
9 B 946 1,2 28 13 554 2,9 789 993 14,8 2,9
10 B 976 13 29 16 495 2,8 842 1.001 14,2 2,1
Exemplo da invenção 11 B 1.063 0,7 88 57 484 2,9 831 991 15,8 1,0
Exemplo comparativo 12 B 974 14 28 15 496 3,0 838 994 14,6 1,3
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TABELA 2 - continuação-
no Tipo de aço Histórico de laminação a quente Teste de tração (JIS no5) na direção C Textura
FT Tempo de início Velocidade de Quantidade de CT Espessur YP TS El {211}
de resfriamento resfriamento resfriamento a <011>
°C s °C/s °C (°C) (mm) (MPa) (MPa) (%) xaleatório
Exemplo da invenção 13 B 994 0,6 89 80 546 2,9 813 968 15,8 0,8
14 B 1.007 0,1 148 115 551 2,9 864 991 18,4 0,8
Exemplo comparativo 15 B 1.042 13 25 15 535 2,9 851 995 17,8 0,8
Exemplo da invenção 16 B 1.043 0,7 92 80 500 2,8 882 989 14,9 0,9
17 B 963 0,1 155 112 503 2,8 859 966 15,0 1,1
Exemplo comparativo 18 C 991 0,1 102 10 496 2,6 836 961 14,8 1,2
Exemplo da invenção 19 C 963 0,7 81 65 544 2,6 854 1.018 14,4 1,8
Exemplo comparativo 20 C 981 13 18 123 548 2,6 876 1.020 15,3 1,2
Exemplo da invenção 21 C 996 0,7 88 118 528 2,6 884 991 18,1 1,0
Exemplo comparativo 22 D 933 0,7 88 57 550 2,5 899 1.008 14,1 3,5
Exemplo da invenção 23 D 1.051 0,2 102 103 501 2,5 860 967 15,0 1,1
Exemplo da invenção 24 E 1.024 0,1 115 85 552 2,6 881 1.011 14,8 1,3
25 F 1.038 0,1 135 93 526 2,9 806 961 16,0 1,6
26 G 999 0,2 83 153 547 2,8 918 1018 15,6 1,8
Exemplo comparativo 27 H 1.023 0,2 102 115 558 2,9 751 883 18,0 1,3
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TABELA 2 - continuação-
no Tipo de aço Tamanho de grão médio Valor r (deformação: 3%) Razão de expansão de furo Τβχλ TSxE1 Teste Charpy
d pm Ar 0 45 ° 90 ° λ (%) MPax% MPax% Temperatura de transição °C
1 A 4,4 -0,24 0,60 0,96 0,85 50 48.737 15.085 -62
Exemplo comparativo 2 A 5,1 -0,37 0,52 0,98 0,70 52 50.671 15.516 -81
3 A 8,9 -0,04 0,71 0,78 0,77 88 85.673 12.714 -3
Exemplo da invenção 4 A 6,2 -0,11 0,77 0,90 0,81 90 87.030 14.505 -53
5 A 6,1 -0,15 0,71 0,83 0,65 85 83.752 16.023 -48
Exemplo comparativo 6 A 8,1 -0,06 0,73 0,81 0,78 86 87.955 14.456 -15
Exemplo da invenção 7 A 5,9 -0,13 0,68 0,95 0,97 71 71.213 15.246 -68
8 B 4,3 -0,42 0,67 1,18 0,85 46 44.734 15.500 -80
Exemplo comparativo 9 B 4,5 -0,45 0,71 1,22 0,83 49 48.856 14.696 -81
10 B 7,9 -0,11 0,83 0,99 0,93 54 54.054 14.214 -12
Exemplo da invenção 11 B 6,5 -0,09 0,85 1,00 0,98 83 82.253 15.658 -65
Exemplo comparativo 12 B 8,1 -0,04 0,95 1,01 0,99 52 51.290 14.512 -25
Exemplo da invenção 13 B 6,5 0,01 0,87 0,91 0,97 76 73.181 15.294 -61
14 B 6,1 -0,11 0,88 1,02 0,95 73 72.541 18.234 -51
Exemplo comparativo 15 B 9,0 0,00 0,89 0,94 0,99 90 89.550 17.711 15
Exemplo da invenção 16 B 6,7 -0,02 0,85 0,92 0,95 73 72.197 14.736 -55
17 B 5,7 -0,03 0,85 0,91 0,91 79 76.314 14.490 -62
Exemplo comparativo 18 C 9,0 -0,14 0,84 1,05 0,99 66 63.426 14.223 -13
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TABELA 2 - continuação-
no Tipo de aço Tamanho de grão médio Valor r (deformação: 3%) Razão de expansão de furo Τβχλ TSxE1 Teste Charpy
d pm Ar 0 45 ° 90 ° λ (%) MPax% MPax% Temperatura de transição °C
Exemplo da invenção 19 C 5,8 -0,20 0,81 1,08 0,95 70 70.853 14.659 -71
Exemplo comparativo 20 C 8,7 -0,11 0,83 0,99 0,93 64 64.872 15.606 -23
Exemplo da invenção 21 C 5,1 -0,09 0,85 1,00 0,98 74 73.730 17.937 -65
Exemplo comparativo 22 D 4,2 -0,46 0,65 1,15 0,73 49 49.594 14.213 -75
Exemplo da invenção 23 D 5,1 -0,03 0,85 0,91 0,91 84 81.228 14.505 -62
24 E 4,7 -0,09 0,74 0,85 0,78 78 78.858 14.963 -72
Exemplo da invenção 25 F 4,1 -0,08 0,64 0,78 0,76 82 78.418 15.376 -61
26 G 4,4 -0,04 0,89 0,94 0,91 73 74.314 15.881 -78
Exemplo comparativo 27 H 5,1 -0,02 0,85 0,92 0,95 65 57.395 15.894 -81
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31/38 [00110] Cada chapa de aço de acordo com os exemplos da presente invenção tem uma razão de intensidade aleatória de raios X de 2,5 ou menos, um valor de TS^À de 60.000 ou mais na avaliação da capacidade de expansão de furo e um valor de TS*El de 14.000 ou mais na avaliação da ductilidade. Assim, cada chapa de aço de acordo com os exemplos da presente invenção tem capacidade de expansão de furo e ductilidade favoráveis. Ademais, o tamanho de grão médio de cada chapa de aço de acordo com a os exemplos da presente invenção é 7,0 pm ou menos. Assim, cada chapa de aço de acordo com os exemplos da presente invenção tem resistência à baixa temperatura favorável ao ter a temperatura de transição de flexívelfrágil menor ou igual a -40 °C.
[00111] Ademais, cada chapa de aço de acordo com os exemplos da presente invenção tem satisfeito as condições preferíveis da presente invenção quanto ao método de fabricação. Como um resultado, os valores preferíveis da presente invenção quanto à razão de intensidade aleatória de raios X, o tamanho de grão médio e a temperatura de transição de flexível-frágil foram garantidos.
[00112] Quanto a cada um dentre os Exemplos comparativos 1, 2, 8, 9 e 22, a temperatura final era inferior a 960 °C, a razão de intensidade aleatória de raios X excedia 2,5 e a avaliação na capacidade de expansão de furo era ruim. Quanto a cada um dos Exemplos comparativos 3, 6, 10, 12, 15, 18 e 20, muito embora a temperatura final fosse maior ou igual a 960 °C, as condições de resfriamento depois da laminação final não estavam dentro da faixa da presente invenção e o tamanho de grão médio e a temperatura de transição de flexível-frágil não estavam dentro da faixa da presente invenção. Quanto ao Exemplo comparativo 27, o teor de Ti não estava na faixa da presente invenção e a avaliação na resistência à tração era ruim.
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32/38 [00113] Cada chapa de aço de acordo com os exemplos da presente invenção e os Exemplos comparativos contém Ti na faixa da presente invenção e a temperatura de bobinamento é maior ou igual a 400 °C e menor ou igual a 600 °C. Dessa maneira, a resistência à tração é maior ou igual a 900 MPa, que é a resistência alta desejada na presente invenção.
EXEMPLO 2 [00114] Nas chapas de aço laminada a quente de acordo com os exemplos da presente invenção mostradas no Exemplo 1, as camadas de chapeamento foram formadas seguindo-se os dois métodos I e II. As chapas originais de chapeamento (números de método de fabricação de chapa de aço laminada a quente) na Tabela 3 mostram que a chapa de aço laminada a quente nos Exemplos da presente invenção no Exemplo 1 foi usada.
[00115] Método I: A escala na chapa de aço laminada a quente foi removida através de limpeza com ácido e a chapa de aço laminada a quente foi seca imediatamente. Aquecendo-se a chapa de aço laminada a quente em uma atmosfera de H2-N2 a 4% sob as condições mostradas como Condições de ativação na Tabela 3, a superfície da chapa de aço foi reduzida e a molhabilidade do chapeamento foi aumentada. A chapa de aço foi imersa em um banho de chapeamento com Zn fundido e a quantidade depositada foi ajustada por limpeza com gás.
[00116] A temperatura de aquecimento e o tempo de retenção mostrados nas Condições de ativação na Tabela 3 são definidos conforme segue. O tempo de retenção corresponde ao período em que a temperatura é mantida entre a mais alta temperatura durante o processo de ativação e uma temperatura que é inferior a mais alta temperatura por 20 °C e a temperatura de aqueciment o corresponde a mais alta temperatura. A temperatura na qual a chapa de aço entrou
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33/38 no banho de chapeamento foi ajustada conforme mostrado em Temperatura de chapa na entrada na Tabela 3.
[00117] Método II: A escala na chapa de aço laminada a quente foi removida através de limpeza com ácido e a chapa de aço laminada a quente foi seca imediatamente. O chapeamento com Ni nas quantidades mostradas na Tabela 3 foi realizado através de eletrólise. A chapa foi aquecida em uma atmosfera de H2-N2 a 4%, imersa em um banho de chapeamento com Zn fundido e a quantidade depositada foi ajustada através de limpeza com gás. Nesse método, no aquecimento durante o processo de ativação, depois de a temperatura da chapa de aço se tornar a mais alta temperatura, em alguns casos, a chapa de aço é imersa em um banho de chapeamento antes de a temperatura ser diminuída por 20 °C. Nesses casos, no momento e m que a chapa de aço foi imersa no banho de chapeamento, a retenção foi considerada como sendo acabada mesmo se a temperatura da chapa não tiver sido diminuída a partir de uma mais alta temperatura por 20 °C.
[00118] Após o chapeamento pelos Métodos I e II, algumas das chapas de aço forma submetidas ao processo de formação de liga sob condições de aquecimento mostradas como Condições de formação de liga na Tabela 3. A temperatura de aquecimento e o tempo de retenção mostrados nas Condições de formação de liga são definidos conforme segue. O tempo de retenção corresponde ao período em que a temperatura é mantida entre a mais alta temperatura durante o processo de formação de liga e uma temperatura que é inferior a mais alta temperatura por 20 °C e a temp eratura de aquecimento corresponde a mais alta temperatura. As chapas de aço que têm a camada chapeada com Zn ou a camada chapeada com liga de Fe-Zn na superfície foram avaliadas da mesma maneira que no Exemplo 1 e a presença e a ausência de partes não chapeadas foram
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34/38 determinadas. Espera-se que as chapas de aço que têm partes não chapeadas nessa avaliação tenham alta resistência à corrosão. A Tabela 3 mostra as características obtidas das chapas de aço chapeadas.
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TABELA 3
no Método de chapeamento Quantidade de chapa de aço laminada a quente método de fabricação* Condições de ativação Temperatur a de chapa na entrada °C Banho de chapeamento com Zn Quantidade depositada de Zn g/m2
quantidade depositada de chapeamento com Ni g/m2 Temperatur a de aqueciment o. °C Tempo de retenção s Temperatur a de aqueciment o °C Concentração de Al em % em massa
Exemplo da invenção 28 Método I 4 - 600 60 460 460 0,18 45
Exemplo comparativo 29 Método I 4 - 700 60 460 460 0,18 45
Exemplo da invenção 30 Método I 4 - 600 60 460 460 0,15 45
31 Método I 4 - 650 60 460 460 0,15 45
Exemplo da invenção 32 Método I 13 - 500 60 460 460 0,15 45
Exemplo comparativo 33 Método I 13 - 700 60 460 460 0,15 45
34 Método I 13 - 600 60 460 460 0,15 45
Exemplo da invenção 35 Método II 19 0,3 460 1 450 450 0,19 45
Exemplo comparativo 36 Método II 19 0,3 700 60 450 450 0,19 45
Exemplo da invenção 37 Método II 19 0,3 460 1 450 450 0,19 45
38 Método II 19 0,3 460 1 450 450 0,19 45
39 Método II 19 0,1 460 1 450 450 0,19 45
Exemplo da invenção 40 Método II 23 0,3 470 2 460 460 0,19 45
41 Método II 23 0,3 470 1 460 460 0,19 45
42 Método II 23 0,3 470 3 460 460 0,19 45
Exemplo comparativo 43 Método II 23 0,3 700 60 460 460 0,19 45
Exemplo comparativo 44 Método II 26 0,3 470 1 460 460 0,19 45
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TABELA 3 -continuação-
no Método de chapeamento Condições de formação de liga Teste de tração (JIS no 5) Textura Tamanho de grão médio valor r (deformação: 3%) Razão de expansã o de furo TSχλ TSxEl Teste Charpy
Temperatura de aquecimento °C Tempo de retenção s YP MPa TS MPa El % {211}<011> xaleatório d pm Ar 0 45° 90° λ % MPax% MPax% Temperatura de transição °C
Exemplo da invenção 28 Método I - - 880 967 15 2,2 6,3 -0,05 0,85 0,91 0,88 75 72.525 14.505 -61
Exemplo comparativo 29 Método I - - 861 883 18 2,3 8,5 -0,11 0,81 0,93 0,83 92 81.236 15.894 -23
Exemplo da invenção 30 Método I 580 20 s 883 938 16 2,1 5,8 -0,06 0,79 0,88 0,85 81 75.978 15.008 -53
31 Método I 580 20 s 882 975 15 1,8 6,1 -0,09 0,82 0,91 0,83 76 74.100 14.625 -51
Exemplo da invenção 32 Método I 580 20 s 813 968 17 0,8 6,6 -0,02 0,87 0,94 0,97 78 75.504 16.456 -63
Exemplo comparativo 33 Método I 580 20 s 853 883 16 0,9 8,1 -0,01 0,88 0,95 0,99 85 75.055 14.128 -11
34 Método I 700 20 s 808 875 18 1,1 7,5 -0,02 0,86 0,94 0,98 90 78.750 15.750 -28
Exemplo da invenção 35 Método II - - 854 1018 14 1,7 5,9 -0,13 0,90 1,05 0,94 71 72.278 14.252 -78
Exemplo comparativo 36 Método II - - 783 873 16 1,5 8,4 -0,15 0,83 1,02 0,91 83 72.459 13.968 7
Exemplo da invenção 37 Método II - - 863 1023 15 1,5 5,6 -0,15 0,85 1,06 0,97 72 73.656 15.345 -62
38 Método II 580 20 s 861 962 16 1,8 6,2 -0,14 0,84 1,04 0,96 78 75.036 15.392 -75
39 Método II 580 20 s 858 1.008 15 1,6 5,1 -0,13 0,88 1,01 0,88 73 73.584 15.120 -73
Exemplo da invenção 40 Método II - - 860 975 15 1,1 5,2 -0,05 0,85 0,93 0,91 78 76.050 14.625 -63
41 Método II 580 20 s 815 932 18 0,9 5,5 -0,05 0,86 0,93 0,91 83 77.356 16.776 -68
42 Método II 550 50 s 881 992 16 1,3 5,3 -0,08 0,91 1,01 0,95 73 72.416 15.872 -73
Exemplo comparativo 43 Método II 580 20 s 797 893 15 1,2 7,3 -0,04 0,86 0,91 0,88 88 78.584 13.395 -15
Exemplo comparativo 44 Método II 700 20 s 732 873 16 1,7 7,2 -0,06 0,91 0,96 0,88 90 78.570 13.968 -18
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37/38 [00119] Cada chapa de aço de acordo com os Exemplos da presente invenção, que incluem as chapas de aço que têm a camada chapeada com Zn ou a camada chapeada com liga de Fe-Zn na superfície, tem uma razão de intensidade aleatória de raios X de 2,5 ou menos e um valor de TS^À de 60.000 ou mais na avaliação da capacidade de expansão de furo. Assim, cada chapa de aço de acordo com os Exemplos da presente invenção tem capacidade de expansão de furo favorável. Ademais, o tamanho de grão médio d de cada chapa de aço de acordo com os Exemplos da presente invenção é 7,0 pm ou menos. Assim, cada chapa de aço de acordo com o Exemplo da presente invenção tem resistência à baixa temperatura favorável ao ter a temperatura de transição de flexível-frágil menor ou igual a -40 °C.
[00120] Ademais, cada chapa de aço acordo com os Exemplos da presente invenção satisfez as condições preferíveis da presente invenção quanto ao método de fabricação. Como um resultado, os valores preferíveis da presente invenção quanto à razão de intensidade aleatória de raios X, o tamanho de grão médio e a temperatura de transição de flexível-frágil foram garantidos.
[00121] Adicionalmente, cada chapa de aço acordo com os Exemplos da presente invenção foi chapeada com sucesso sem as partes não chapeadas e é adequadamente usada para o uso que necessita de alta resistência à corrosão.
Quanto a cada um dos Exemplos comparativos 28, 32, 35 e 42, a temperatura de aquecimento nas condições de ativação excedeu 650 °C e o tamanho de grão médio d da chapa de aço excedeu 7,0 pm. Como resultado, a temperatura de transição de flexível-frágil era maior do que -40 °C e a resistência à tração era menor do que 900 MPa. Assim, os Exemplos comparativos 28, 32, 35 e 42 eram ruins. Quanto aos Exemplos comparativos 33 e 43, a temperatura de aquecimento nas condições de ativação excedeu 650 °C e o tamanho de grão
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38/38 médio da chapa de aço excedeu 7,0 pm. Como um resultado, a temperatura de transição de flexível-frágil era maior do que -40 °C e a resistência à tração era menor do que 900 MPa. Assim, os Exemplos comparativos 33 e 43 eram ruins.
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Claims (8)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Chapa de aço laminada a quente que tem uma resistência à tração de 900 MPa ou mais, caracterizada pelo fato de que consiste em, % em massa:
    C: maior do que 0,050% e menor ou igual a 0,10%,
    Si: maior ou igual a 0,1% e menor ou igual a 2,0%, Mn: maior ou igual a 1,0 e menor ou igual a 3,0%, P: menor ou igual a 0,1%,
    S: menor ou igual a 0,01 %,
    Al: maior ou igual a 0,005% e menor ou igual a 0,05%,
    N: menor ou igual a 0,01 %,
    Ti: maior ou igual a 0,10% e menor ou igual a 0,20%,
    Nb: maior ou igual a 0% e menor ou igual a 0,06%, B: maior ou igual a 0% e menor ou igual a 0,03%, Ca: maior ou igual a 0% e menor ou igual a 0,005%, e o saldo: Fe e impurezas, em que um tamanho de grão médio é menor ou igual a 7,0 pm, e em que uma razão de intensidade aleatória de raios X na orientação {211} <011> que é paralela a uma superfície laminada e uma direção de laminação é menor ou igual a 2,5.
  2. 2. Chapa de aço laminada a quente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que inclui um ou mais elementos selecionados a partir do grupo que consiste em, % em massa,
    Nb: maior ou igual a 0,001 % e menor ou igual a 0,06%, B: maior ou igual a 0,0005% e menor ou igual a 0,03%, e Ca: maior ou igual a 0,0005% e menor ou igual a 0,005%.
  3. 3. Chapa de aço laminada a quente, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que compreende
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    2/4 adicionalmente:
    uma camada chapeada com Zn ou uma camada chapeada com liga de Fe-Zn em uma superfície da chapa de aço laminada a quente.
  4. 4. Método para fabricar uma chapa de aço laminada a quente, caracterizado pelo fato de que compreende:
    realizar a laminação a quente em uma eslabe que tem uma composição química, como definido na reivindicação 1 ou 2, a uma temperatura maior ou igual a 1.200 °C e menor ou ig ual a 1.350 °C;
    finalizar a laminação a quente a uma temperatura maior ou igual a 960 °C e menor ou igual a 1.100 °C;
    até 1,0 segundo depois do fim da laminação a quente, começar a têmpera;
    temperar a chapa de aço laminada a quente em uma taxa de resfriamento médio maior ou igual a 80 °C/s até que a temperatura se torne menor do que a temperatura no fim da laminação a quente por 50 °C a 200 °C; e bobinar a chapa de aço laminada a quente a uma temperatura maior ou igual a 400 °C e menor ou igua l a 600 °C, em que um resfriamento após o término da têmpera até o bobinamento é feito a uma velocidade média de resfriamento de 20 °C/s ou mais.
  5. 5. Método para fabricar uma chapa de aço laminada a quente, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:
    depois do bobinamento, remover a escala através de limpeza com ácido e realizar o chapeamento com Zn para formar uma camada chapeada com Zn.
  6. 6. Método para fabricar uma chapa de aço laminada a quente, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de
    Petição 870180154658, de 23/11/2018, pág. 43/50
    3/4 que compreende:
    depois do bobinamento da chapa de aço laminada a quente fabricada através do método, como definido na reivindicação 4, remover a escala através de limpeza com ácido;
    aquecer a chapa de aço laminada a quente a uma temperatura maior ou igual a 500 °C e menor ou igua l a 650 °C em uma atmosfera de redução para ativar uma superfície da chapa de aço laminada a quente;
    imergir a chapa de aço laminada a quente em um banho de Zn fundido a uma temperatura de banho maior ou igual a 430 °C e menor ou igual a 490 °C em um estado em que uma tem peratura no momento da imersão é maior ou igual a 420 °C e meno r ou igual a 500 °C; e ajustar uma quantidade depositada do chapeamento com Zn por meio de limpeza com gás.
  7. 7. Método para fabricar uma chapa de aço laminada a quente, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende:
    depois do bobinamento da chapa de aço laminada a quente fabricada pelo método, como definido na reivindicação 4, remover a escala através de limpeza com ácido;
    chapear a chapa de aço laminada a quente com Ni em mais ou igual a 0,05 g/m2 e menos ou igual a 3 g/m2 através de eletrólise;
    aquecer a chapa de aço laminada a quente a uma temperatura maior ou igual a 420 °C e menor ou igua l a 500 °C em uma atmosfera de redução;
    imergir a chapa de aço laminada a quente em um banho de Zn fundido a uma temperatura de banho maior ou igual a 430 °C e menor ou igual a 490 °C; e ajustar uma quantidade depositada do chapeamento com
    Petição 870180154658, de 23/11/2018, pág. 44/50
    4/4
    Zn através de limpeza com gás.
  8. 8. Método para fabricar uma chapa de aço laminada a quente, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:
    depois da limpeza com gás, aquecer a chapa de aço laminada a quente a uma temperatura maior ou igual a 500 °C e menor ou igual a 650 °C para formar uma camada chap eada com FeZn.
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