BR112015016863B1

BR112015016863B1 - Método de fabricação de elemento de aço formado em prensa a quente e método de fabricação de uma peça automotiva de aço

Info

Publication number: BR112015016863B1
Application number: BR112015016863-9A
Authority: BR
Inventors: Naoki Mizuta; Tatsuya Asai; Takayuki Yamano; Tetsuji Hoshika
Original assignee: Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.)
Priority date: 2013-01-18
Filing date: 2014-01-17
Publication date: 2020-09-01
Also published as: EP2946848A1; EP2946848A4; KR101640358B1; CN104936716B; JP5595609B2; MX2015009250A; EP2946848B1; MX368319B; ES2683149T3; US9359663B2; US20150354035A1; CN104936716A; KR20150095921A; BR112015016863A8; WO2014112594A1; JP2014156653A; BR112015016863A2

Abstract

método de fabricação de elemento de aço formado em prensa a quente. a presente invenção refere-se a um método de fabricação de um elemento de aço formado em prensa a quente que tem altas resistências, um excelente equilíbrio entre resistência e ductilidade, e boas propriedades de deformação após esmagamento em colisão (proteção à colisão). o método de fabricação é altamente eficiente e permite um alto grau de liberdade com relação à forma a ser formada. o mé-todo fabrica um elemento de aço ao aquecer uma folha de aço tendo uma composição química específica e ao submeter a folha de aço a pelo menos uma vez de formação em prensa a quente. no método, a temperatura de aquecimento é igual ou maior que a temperatura de transformação ac3, e uma temperatura inicial de formação em prensa a quente se encontra na faixa da temperatura de aquecimento para a temperatura inicial de formação de martensita (ms). o resfriamento da [(temperatura ms) - 150°c] para 80°c é realizado de modo que um parâmetro de têmpera (à) especificado pela expressão (1) fique na faixa de 7100 a 8030.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[001 ]A presente invenção refere-se a métodos de fabricação de elementos de aço formados em prensa a quente. Em termos específicos, a presente invenção se refere a um método de fabricação de um elemento de aço formado em prensa a quente que tem altas resistências e excelente equilíbrio entre resistência e ductilida- de (equilíbrio resistência - ductilidade).

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002]Peças automotivas de aço específicas são desenhadas de modo a apresentar maiores resistências de modo a oferecer tanto uma proteção à colisão como uma redução em peso. Independentemente, as peças após fabricação reque-rem uma boa funcionalidade das chapas de aço em questão. Pressupõe-se que tais chapas de aço de alta resistência, em particular as chapas de aço com uma tensão de ruptura de 980 MPa ou mais, sejam submetidas a um trabalho a frio (por exemplo, uma formação em prensa a frio). Como desvantagem, no entanto, isto requer uma carga maior de formação em prensa ou provoca uma precisão dimensional no-tavelmente baixa.

[003]Como uma possível solução à desvantagem, existe uma técnica de formação em prensa a quente. A formação em prensa a quente é também chamada de prensagem a quente ou estampagem a quente. Na formação em prensa a quente, uma chapa de aço em questão é submetida a uma formação em prensa, ao mesmo tempo sendo aquecida de modo a realizar a formação e simultaneamente obter resistências maiores. Nesta técnica, a chapa de aço a uma alta temperatura (por exemplo, na região austenítica de fase única) é formada ou moldada com fer-ramentas (perfuratriz e cortador), mantida e resfriada no centro morto inferior (forma- ção) de modo a extrair o calor da chapa de aço para as ferramentas para, assim, rapidamente resfriar a chapa de aço. Desta maneira, a chapa de aço em questão é temperada. A técnica de formação, quando realizada, pode resultar em um produto formado com boa precisão dimensional e altas resistências. A técnica pode ser reali-zada com uma carga de formação menor em comparação com a formação a frio das peças que têm resistências em um mesmo nível similar.

[004]No entanto, a técnica requer uma retenção no centro morto inferior por dez a vários segundos no sentido de extrair calor para as ferramentas; e durante este período, a formação de uma outra peça se toma impossível. Infelizmente, um elemento de aço, portanto, ocupa a máquina de prensagem por um longo tempo, e isto resulta em baixa produtividade.

[005]Além disso, a formação em prensa a quente requer resfriamento em uma taxa de resfriamento de 30°C/segundos ou mais. Sendo assim, a formação, como também a transferência, têm de ser realizadas dentro de um curto tempo de dez a vários segundos; a formação em prensa pode ser realizada aproximadamente apenas uma vez; e existe um limite para a forma capaz de formação por uma forma-ção em prensa. Para desvantagem, a técnica, portanto, não consegue fabricar peças com formas complicadas. Ainda mais desvantajosamente, o elemento de aço resul-tante obtido após o trabalho apresenta altas resistências e fraca ductilidade, não se espera que o mesmo tenha alta absorção de choque após colisão, e é limitado aos usos nos quais o elemento de aço é aplicável.

[006]Para solucionar essas desvantagens, foram feitos estudos no sentido de melhorar a produtividade e/ou aumentar o grau de liberdade de formação nas técnicas de formação em prensa a quente.

[007]Tipicamente, a Literatura de Patente (PTL) 1 descreve que a produtivi-dade pode ser aumentada ao reter uma peça de trabalho no centro morto inferior por um curto tempo, separar a peça de trabalho das ferramentas em uma temperatura maior, e submeter a peça de trabalho a uma etapa subsequente. Esta técnica, no entanto, requer um rápido resfriamento (em uma taxa de 150°C/s nos exemplos de trabalho) após formação, e deste modo requer um desenho de instalação especial, e é, provavelmente, pouco versátil, embora a técnica provenha um tempo de retenção menor nas ferramentas. Além disso, o método de fabricação especificado no docu-mento PTL 1 realiza uma formação por um curto tempo de dez a vários segundos como nas técnicas convencionais, é difícil de realizar uma formação em prensa de múltiplos estágios, e não consegue processar a peça de trabalho para uma forma complicada.

[008]O documento PTL 2 descreve um método de formação em prensa a quente. Neste método, uma água de refrigeração é injetada a partir das ferramentas durante a formação em prensa de modo a reduzir o tempo de retenção no centro morto inferior e obter altas resistências e produtividade satisfatória. O método, no entanto, requer complicadas instalações de produção a fim de injetar a água de re-frigeração a partir das ferramentas e não é versátil.

[009]Os documentos PTL 3 a 5 propõem métodos de formação em prensa a quente. No método apresentado no documento PTL 3, uma chapa de aço aquecida a 1000°C ou menos é submetida a uma formação em prensa de múltiplos estágios de dois a cinco estágios (etapas) em uma faixa de temperatura de 600°C ou maior e, em seguida, resfriada em uma taxa de resfriamento de 10°C/segundo ou mais. Na formação em prensa de múltiplos estágios, a formação em prensa por estágio é rea-lizada dentro de 3 segundos, e uma subsequente formação em prensa é realizada dentro de 4 segundos. No método descrito no documento PTL 4, uma chapa de aço é aquecida a uma faixa de temperatura da temperatura Acs para o ponto de fusão, é parcialmente suportada por uma perfuratriz provida nas ferramentas, é submetida à formação a uma temperatura inicial maior que uma temperatura na qual todas as transformações deferrita, perlita, bainita, e martensita ocorrem, e é rapidamente res- friada após a formação. No método descrito no documento PTL 5, formação em prensa é realizada de modo que um produto formado seja liberado das ferramentas de formação em prensa dentro de 5 segundos depois de as ferramentas de formação em prensa atingirem o centro morto inferior, e resfriada em uma taxa de resfriamento de 30°C/s ou mais de modo a permitir que a peça formada tenha uma dureza HV de 400 ou mais.

[010]No entanto, outros aperfeiçoamentos, tais como o ajuste das composi-ções químicas, são provavelmente requeridos de modo a com certeza prover um excelente equilíbrio resistência - ductilidade. Lista de Citações Literatura de Patente Documento PTL 1: Publicação de Pedido de Patente do Japão não exami-nada (JP-A) N. 2011-218436 Documento PTL 2: JP-A N. 2002-282951 Documento PTL 3: JP-A N. 2005-152969 Documento PTL 4: JP-A N. 2009-82992 Documento PTL 5: JP-A N. 2005-288528

SUMÁRIO DA INVENÇÃO Problema da Técnica

[011 ]A presente invenção foi feita de acordo com essas circunstâncias, e um objeto da presente invenção é estabelecer e prover uma técnica para a fabricação econômica e eficiente de um elemento de aço por formação em prensa a quente com alto grau de liberdade na forma a ser formada, sendo que o elemento de aço tem altas resistências e excelente equilíbrio resistência - ductilidade e oferece boas propriedades de deformação (proteção à colisão) após uma deformação por colisão.

[012]Tal como usado no presente documento, o termo “altas resistências” no elemento de aço de acordo com a presente invenção se refere a ter uma resistência ao escoamento de 800 MPa ou mais (de preferência 850 MPa ou mais, e mais prefe-rivelmente 900 MPa ou mais) e uma tensão de ruptura de 980 MPa ou mais (de pre-ferência 1270 MPa ou mais, e mais preferivelmente 1470 MPa ou mais). A resistên-cia ao escoamento e a tensão de ruptura, no presente documento, são determinadas por meio dos métodos descritos nos exemplos experimentais mencionados abaixo. Também tal como usado no presente documento, o termo “excelente equilíbrio resis-tência - ductilidade” no elemento de aço de acordo com a presente invenção se refe-re ao fato de que o elemento de aço tem um produto (TS x EL) de tensão de ruptura TS e alongamento EL de 13550 MPa % ou mais (de preferência 13600 MPa % ou mais, mais preferivelmente 13700 MPa % ou mais, ainda mais preferivelmente 13800 MPa % ou mais, e particularmente de preferência 14000 MPa % ou mais), sendo que o produto TS x EL é determinado por um método descrito nos exemplos experimentais.

Solução para o Problema

[013]A presente invenção atinge o objeto e provê um método de fabricação de um elemento de aço formado em prensa a quente. O método inclui o aquecimen-to de uma chapa de aço e a submissão da chapa de aço a pelo menos uma vez de formação em prensa a quente. A chapa de aço contém, como uma composição quí-mica em percentual em massa (doravante a mesma para a composição química), - C em um teor de 0.15 % a 0.4 %; - Si em um teor de mais de 1.0 % a 1.65 %; - Al em um teor de 0.5 % ou menor (excluindo 0 %); - Mn em um teor de 1 % a 3.5 %; - Ti em um teor de 0.10 % ou menor (excluindo 0 %); e - B em um teor de 0.005 % ou menor (excluindo 0 %),

[014]- com o restante sendo ferro e impurezas inevitáveis. No método, uma temperatura (temperatura de aquecimento) para o aquecimento é igual ou maior que a temperatura de transformação Acs. Uma temperatura inicial de formação em pren-sa a quente é de uma faixa a partir da temperatura de aquecimento para a tempera-tura inicial de formação de martensita (Ms). O resfriamento da [(temperatura Ms) - 150°C] para 80°C é realizado de modo que um parâmetro de têmpera (À) tal como especificado pela Expressão (1) fique em uma faixa de 7100 a 8030. A Expressão (1) é representada como se segue: Expressão 1:

[015]- em que À representa o parâmetro de têmpera; [Si] representa o teor (em percentual em massa) de Si no aço; e tn’ é um valor tal como especificado pela Expressão (2): Expressão 2:

[016]- em que tn representa um enésimo tempo (em segundos) quando um tempo total de resfriamento da [(temperatura Ms) - 150°C] para 80°C é dividido em 5000 partes iguais; Tn representa uma temperatura (°C) no enésimo tempo tn, em que to é 0 segundo, e To é a [(temperatura Ms) - 150°C]; e 10A{} representa a {}- ésima potência de 10.

[017]O resfriamento da [(temperatura Ms) - 150°C] para 80°C pode ser reali-zado em uma taxa média de resfriamento de 5°C/s a 20°C/s.

[018]A temperatura final da formação final em prensa a quente na pelo me-nos uma vez de formação em prensa a quente pode ser igual ou inferior à tempera-tura Ms.

[019]A etapa de aquecer a chapa de aço até a temperatura de aquecimento é de preferência realizada em uma taxa média de elevação de temperatura de 5°C/s ou mais na faixa de temperatura de 100°C até a temperatura de aquecimento.

[020]Após a formação em prensa a quente, a têmpera pode ser realizada a uma temperatura de 100°C a menor que 600°C.

[021]A chapa de aço para uso no método de fabricação de um elemento de aço formado em prensa a quente pode conter ainda pelo menos um elemento sele-cionado dentre o grupo que consiste de:

[022]Cr em um teor de 5 % ou menor (excluindo 0 %),

[023]pelo menos um elemento selecionado dentre o grupo que consiste de Ni e Cu em um teor total de 0.5 % ou menor (excluindo 0 %),

[024]Mo em um teor de 1 % ou menor (excluindo 0 %), θ

[025]Nb em um teor de 0.1 % ou menor (excluindo 0 %).

[026]A presente invenção inclui ainda um elemento de aço formado em prensa a quente obtido por meio do método de fabricação. A presente invenção in-clui ainda uma peça automotiva de aço obtida ao se trabalhar o elemento de aço formado em prensa a quente.

Efeitos Vantajosos da Invenção

[027]O método de fabricação de acordo com a presente invenção pode pro-ver um elemento de aço por formação em prensa a quente, sendo que o elemento de aço tem altas resistências e excelente equilíbrio resistência - ductilidade, oferece boas propriedades de deformação (proteção à colisão) após esmagamento por coli-são, e é útil como ou para peças de aço de alta resistência para automóveis. Dife-rentemente das técnicas de formação em prensa a quente convencionais, o método de fabricação não requer uma retenção de longa duração no centro morto inferior, pode eficientemente fabricar elementos de aço, pode realizar uma formação em prensa a quente múltiplas vezes, e tem um alto grau de liberdade na forma a ser formada.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[028]As Figuras 1(a), 1(b), e 1(c) são desenhos explicativos ilustrando res-pectivamente o momento antes, intermediário, e na formação do centro morto inferior da formação em prensa a quente nos exemplos experimentais;

[029]A Figura 2 é um desenho explicativo esquemático ilustrando um pro-cesso de formação de múltiplos estágios;

[030]A Figura 3 é um desenho explicativo ilustrando os processos de forma-ção de múltiplos estágios de acordo com modalidades;

[031 ]A Figura 4 é uma vista em seção transversal de um elemento de aço incluindo um reforçador;

[032]A Figura 5 é um desenho explicativo esquemático ilustrando um abau- lamento em um processo de formação de múltiplos estágios de acordo com uma modalidade;

[033]A Figura 6 é um desenho explicativo esquemático ilustrando um flange- amento em um processo de formação de múltiplos estágios de acordo com uma mo-dalidade;

[034]A Figura 7 é um desenho explicativo esquemático ilustrando uma perfu-ração e aparagem (periférica) em processos de formação de múltiplos estágios de acordo com modalidades;

[035]A Figura 8 é um desenho explicativo ilustrando como derivar a Expres-são (1) tal com especificado na presente invenção;

[036]A Figura 9 é um gráfico de processo ilustrando uma formação em pren-sa a quente nos exemplos experimentais;

[037]A Figura 10 é uma vista em perspectiva esquemática ilustrando a forma de um elemento de aço obtido nos exemplos experimentais;

[038]A Figura 11 é uma vista em perspectiva esquemática ilustrando uma posição na qual um termopar é embutido a fim de medir a temperatura de uma chapa de aço nos exemplos experimentais; e

[039]A Figura 12 é uma vista em perspectiva esquemática ilustrando uma posição na qual uma amostra de teste para um teste de tração é amostrada com relação a um elemento de aço nos exemplos experimentais.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES DA INVENÇÃO

[040]Os presentes inventores fizeram estudos intensivos no sentido de pro-ver um elemento de aço com as propriedades. Como resultado, eletrodos descobri-ram um método especial de fabricação de um elemento de aço usando uma chapa de aço tendo uma composição química específica ao aquecer a chapa de aço e submetendo a chapa de aço aquecida a uma formação em prensa a quente pelo menos uma vez. O método é realizado ao mesmo tempo atendendo às condições (i) a (iii). Em termos específicos, (i) a temperatura de aquecimento é controlada de modo a ficar igual à ou maior que a temperatura de transformação Aça. Além disso, (ii) a formação em prensa a quente é iniciada a uma temperatura na faixa da temperatura de aquecimento à abaixo da temperatura Ms. Além disso, (iii) o resfriamento da [(temperatura Ms) - 150°C] para 80°C é realizado de modo que um parâmetro de têmpera (À) tal como especificado pela Expressão (1) seja de 7100 a 8030. A pre-sente invenção foi feita com base nessas descobertas.

[041 ]Os motivos porque as condições de fabricação incluindo as condições (i) a (iii) são especificados na presente invenção serão descritos em detalhe abaixo.

Condições de Fabricação

[042]O aquecimento é realizado a uma temperatura (temperatura de aque-cimento) igual ou maior que a temperatura de transformação Aça

[043]O aquecimento a uma temperatura igual ou maior que a temperatura de transformação Acs permite que o elemento de aço tenha uma fase única de marten- sita como sua microestrutura e apresente resistências predeterminadas. A “tempera- tura de transformação Acs” se refere a uma temperatura de transformação austeniti- ca e é doravante também simplesmente referida como a “temperatura Acs”. O aque-cimento, quando realizado a uma temperatura inferior à temperatura de transforma-ção Acs, faz com que as fases de ferrita e outras fases permaneçam e atuem como núcleos durante uma formação a quente e, deste modo, permita que a ferrita cresça facilmente. Isto provavelmente faz com que o elemento de aço dificilmente tenha altas resistências mesmo quando a taxa de resfriamento após aquecimento é contro-lada.

[044]A temperatura de aquecimento é de preferência igual ou maior que a [(temperatura Acs) + 10°C]. O aquecimento, quando realizado a uma temperatura excessivamente alta, pode fazer com que a microestrutura que constitui o elemento de aço fique mais grossa, e pode fazer com que o elemento de aço apresente um pequeno equilíbrio resistência - ductilidade. Para evitar isto, a temperatura de aque-cimento poderá ser controlada em um limite superior de preferência igual ou inferior próximo à [(temperatura Acs) + 180°C], e mais preferivelmente igual ou inferior pró-ximo à [(temperatura Acs) + 150°C].

[045]A retenção à temperatura de aquecimento pode ser realizada por um tempo (tempo de retenção de aquecimento) de preferência 15 minutos ou menos, e mais preferivelmente 5 minutos ou menos. Isto é tipicamente preferido no sentido de restringir o crescimento de grão austenítico. A retenção não tem de ser realizada, ou seja, o tempo de retenção de aquecimento pode ser zero, contanto que a temperatura de aquecimento recaia dentro da faixa específica.

[046]O aquecimento pode ser realizado em uma atmosfera conforme seleci-onada dentre as atmosferas oxidantes, as atmosferas redutoras, e as atmosferas não oxidantes. Em termos específicos, a atmosfera é exemplificada pela atmosfera do ar, pela atmosfera do gás de combustão, e pela atmosfera do gás nitrogênio.

[047]Na etapa de aquecer a chapa de aço até a temperatura de aquecimento, o aquecimento é de preferência realizado em uma taxa média de elevação de temperatura de 5°C/segundo ou mais na faixa de temperatura de 100°C até a temperatura de aquecimento. O aquecimento em tal alta taxa de elevação de temperatura poderá refinar a (reduzir o tamanho de grão da) fase (austenita anterior) de modo a contribuir para um ainda melhor equilíbrio resistência - ductilidade. A taxa média de elevação de temperatura é mais preferivelmente 50°C/s ou mais, e ainda mais preferivelmente 100°C/s ou mais. A taxa média de elevação de temperatura não é uma questão crítica quanto ao limite superior para um melhor equilíbrio resistência - ductilidade, mas é de preferência de cerca de 500°C/s ou menor em consideração tipicamente ao tamanho do equipamento de aquecimento e ao tamanho da peça a ser fabricada.

[048]A formação em prensa a quente é iniciada a uma temperatura na faixa da temperatura de aquecimento à abaixo da temperatura de Ms.

[049]A formação em prensa a quente, quando iniciada a uma temperatura na faixa da temperatura de aquecimento à abaixo da temperatura Ms, permite um fácil trabalho e reduz suficientemente a carga de formação da formação em prensa. A formação em prensa a quente, quando iniciada a uma temperatura inferior à temperatura Ms, tem de ser realizada em um aço martensítico de alta resistência. Para desvantagem, isto provoca a sobrecarga da formação em prensa, uma vez que uma máquina de prensagem para a formação em prensa a quente de modo geral não é tão poderosa, ou provoca um risco maior de fratura retardada devido à alta tensão residual. Para evitar isto, a temperatura inicial da formação em prensa a quente é controlada de modo a ficar igual ou maior que a temperatura Ms. A temperatura inicial da formação em prensa a quente é de preferência igual à ou maior que a [(temperatura Ms) + 30°C], e mais preferivelmente igual à ou maior que a [(temperatura Ms) + 50°C],

[050]Na presente invenção, o termo “inicial” da formação em prensa a quente se refere a um tempo no qual uma peça da chapa de aço (peça em bruto) entra primeiramente em contato com pelo menos uma parte das ferramentas na primeira formação. O termo “final” da formação em prensa a quente se refere a um tempo no qual toda a peça do produto formado é separada das ferramentas na formação final.

[051 ]Na presente invenção, uma temperatura inicial (em outras palavras, a temperatura de peça em bruto no momento em que uma parte da peça em bruto en-tra primeiramente em contato com pelo menos uma parte das ferramentas na primei-ra formação) da formação em prensa a quente é especificada, embora não haja limi-tação quanto a uma temperatura final (em outras palavras, a temperatura da peça em bruto (elemento de aço) no momento em que o produto formado inteiro (o elemento de aço) é separado das ferramentas na formação final) da formação em prensa a quente. Uma temperatura final preferida da formação em prensa a quente será descrita em detalhe abaixo.

[052]A temperatura Aça e a temperatura Ms são respectivamente calculadas de acordo com as Expressões (a) e (b) descritas no documento “The Physical Me-tallurgy of Steels”, de William C. Leslie (Maruzen Co., Ltd., 31 de maio de 1985, p. 273). Nas expressões, um elemento indicado nos travessões representa o teor (em percentual em massa) do elemento, e o cálculo pode ser realizado, ao mesmo tempo definindo o teor de um elemento não contido na chapa de aço como 0 por cento em massa. As Expressões (a) e (b) são representadas como se segue:

[053]Temperatura Ac3 (°C) = 910 - 203 x ([C]05) - 15.2 x [Ni] + 44.7 x [Si] + 31.5 x [Mo] - 30 x [Mn] -11 x [Cr] - 20 x [Cu] + 700 x [P] + 400 x [Al] + 400 x [Ti] (a)

[054]Temperatura Ms (°C) = 561 - 474 x [C] - 33 x [Mn] -17 x [Ni] -17 x [Cr] -21 x [Mo] (b) Número de Formação em Prensa a Quente e Formação em Múltiplos Estágios

[055]A formação em prensa a quente pode ser realizada uma vez ou múlti-plas vezes. A formação em prensa a quente, quando realizada múltiplas vezes, pode resultar em um elemento com uma forma complicada e pode prover uma melhor precisão dimensional. Um mecanismo para a provisão de uma melhor precisão di- mensional é como se segue.

[056]Durante o processo de formação em prensa, diferentes porções da peça em bruto ficam em contato com as ferramentas por diferentes durações, e isto pode provocar uma diferença de temperatura (não uniformidade) no produto formado. Tipicamente, pressupõe-se que a formação em prensa a quente é realizada uma vez como uma curvatura ilustrada na Figura 1. Neste caso, a porção A da peça em bruto entra em contato com as ferramentas por um longo tempo e se submete a uma grande redução de temperatura (grande extração de calor para as ferramentas), e, em contrapartida, as porções B da peça em bruto ficam em contato com as ferra-mentas por um curto tempo e se submetem a uma pequena redução de temperatura, cada qual conforme ilustrado na Figura 1. Sendo assim, o produto formado poderá ter uma diferença em magnitude de redução de temperatura, e, deste modo ter uma diferença em magnitude de encolhimento térmico, se submeter a uma deformação térmica (deformação plástica), e apresentar uma menor precisão dimensional.

[057]Em uma modalidade, a formação em prensa a quente é realizada como uma formação em múltiplos estágios, em termos específicos, a formação em prensa é realizada várias vezes a uma temperatura ou temperaturas iguais à ou maior que a temperatura Ms. Nessa modalidade, mesmo quando ocorre uma deterioração da precisão dimensional em uma formação anterior, uma formação subsequente é realizada ainda a uma alta temperatura e poderá facilmente corrigir a deterioração de precisão dimensional. Além disso, os processos de formação repetidos também eliminam ou mitigam a não uniformidade de temperatura e, deste modo, reduzirá mais prontamente a deterioração de precisão dimensional em função da não uniformidade de temperatura.

[058]Além disso, o método, ao realizar a formação em prensa a quente em múltiplos estágios, tal como acima, poderá incluir ainda um processo de endireita- mento por restrição de forma e, com vantagem, provê uma melhor precisão dimensi-onal, sendo que a precisão dimensional é uma preocupação na tecnologia de forma-ção em prensa a quente de múltiplos estágios. A deterioração de precisão dimensio-nal é uma preocupação em um processo de formação a quente de múltiplos estágios orientado para produtividade. A deterioração de precisão dimensional, no entanto, poderá ser significativamente aperfeiçoada ao se separar o produto formado das ferramentas a uma temperatura igual ou inferior à temperatura Ms na formação final em prensa a quente (inclusive no caso no qual a formação em prensa a quente é realizada uma vez), tal como descrito abaixo. Em termos específicos, a formação final em prensa a quente é de preferência realizada a uma temperatura final igual ou inferior à temperatura Ms. Em uma modalidade mais preferida, o produto formado é mantido em contato com as ferramentas (restrição de ferramenta) a [(temperatura Ms) - 150°C] antes da separação. Isto poderá oferecer uma precisão dimensional melhor e ainda mais estável. Em particular, isto será útil quando o elemento é feito de uma peça em bruto fina tendo uma espessura de tipicamente 1.4 mm ou menor, uma vez que tal peça em bruto fina poderá se submeter a uma grande deterioração de precisão dimensional após a formação em múltiplos estágios.

[059]A formação em prensa a quente, quando realizada várias vezes, pode ser realizada nas mesmas ferramentas, ou em duas ou mais combinações diferentes de ferramentas de diferentes formas, em termos específicos, em ferramentas que têm formas que se diferem de um processo de formação para outro.

[060]A formação em prensa a quente, quando realizada como uma formação em múltiplos estágios, requer uma quantidade menor de trabalho por processo com relação à quantidade necessária final de trabalho e permite a formação da peça em bruto em um elemento que tem uma forma mais complicada.

[061]Por exemplo, os elementos laterais traseiros e outras partes são curva-dos tridimensionalmente e têm diferentes formas em seção transversal (largura e altura) na direção longitudinal. Essas partes são, de modo geral, difíceis de serem formadas em formas finais em uma única etapa. No entanto, o processo de formação de múltiplos estágios (que incluem múltiplas etapas), tal como ilustrado na Figura 2 permite a formação de peças com essas formas complicadas. Em termos específicos, o processo de formação pode ser desenhado como incluindo a formação (arrasto e/ou curvatura) em uma forma grosseira, tal como na Figura 2(a) na primeira etapa, e um trabalho adicional (reorientação e/ou relançamento) para uma forma final, tal como indicado pela linha cheia na Figura 2(b) na segunda etapa.

[062]Além disso, as formas a serem trabalhadas na primeira etapa e na se-gunda etapa do processo de formação de múltiplos estágios podem ser apropriada-mente desenhadas. Tipicamente, uma porção de metal em excesso pode ser dispos-ta em uma forma apropriada, e a ordem das operações de trabalho pode ser apro-priadamente definida. Isto poderá prover elementos formados com formas significati-vamente complicadas, tal como ilustrado nas Figuras 3(a) e 3(b). Os elementos for-mados, quando têm essas formas complicadas, podem contribuir para funções maio-res (por exemplo, maior rigidez e/ou maior proteção à colisão) e reduzidas espessu-ras de parede das peças resultantes.

[063]As atuais estruturas de corpo de automóvel, com frequência, empregam uma estrutura que inclui uma peça (A), e um reforçador (C) dentro da peça (A), tal como ilustrado na Figura 4 (vista em seção transversal). Essas estruturas ou peças são exemplificadas pelos pilares centrais e balanceiros. Uma peça, quando tem tal forma ou estrutura, poderá resistir à deformação na forma em seção e poderá apre-sentar uma melhor proteção à colisão após um impacto sobre a peça (A). No entanto, a peça (A), quando tem uma forma complicada, tal como descrito acima, poderá apresentar melhor proteção à colisão por si só. Isto poderá omitir ou reduzir a es-pessura do reforçador (C) e contribuir para um peso mais leve e menor custo.

[064]Nas modalidades da formação em múltiplos estágios, um abaulamento e/ou um flangeamento podem ser realizados na segunda etapa ou etapa posterior, tal como descrito abaixo. Tipicamente, o abaulamento pode ser realizado na segunda eta- pa ou etapa posterior do processo de formação de múltiplos estágios, tal como ilustrado na Figura 5. Essa formação permite que o elemento de aço tenha uma forma abaulada adicional de modo a apresentar, assim, uma função maior, tal como maior rigidez e/ou maior proteção à colisão. Ainda tipicamente, um flangeamento pode ser realizado na segunda etapa ou etapa posterior do processo de formação de múltiplos estágios, tal como ilustrado nas Figuras 6(a) e 6(b). O flangeamento é exemplificado por um flange para cima, um flange para baixo, um estiramento do flange, rebarbação, e encolhimento do flange. Esta formação poderá também permitir que o elemento de aço tenha uma função maior, tal como maior rigidez e/ou maior proteção à colisão.

[065]Em uma outra modalidade da formação em múltiplos estágios, uma per-furação ou processo similar pode ser realizada em um estado no qual o material na segunda etapa ou etapa posterior se torna mole em uma temperatura relativamente alta. Tipicamente, a perfuração (punção) e/ou aparagem periférica (cisalhamento) pode ser realizada na segunda etapa ou etapa posterior, tal como ilustrado nas Figu-ras 7(a), 7(b), e 7(c). Isto permite que a perfuração e/ou aparagem sejam realizadas como um processo na formação em prensa e permite redução de custo, sendo que tal perfuração e/ou aparagem são realizadas tipicamente por um trabalho a laser como uma etapa extra dos processos de formação convencionais, incluindo apenas uma etapa de retenção no centro morto inferior. A aparagem periférica a quente e/ou a perfuração (furação) a quente podem ser também realizadas antes da formação, tal como ilustrado na Figura 7(d).

[066]Temperatura de Término da Formação em Prensa a Quente (Tempera-tura Final de Liberação de Ferramenta)

[067]A expressão “temperatura final da formação em prensa a quente” se re-fere à temperatura final da formação final em prensa a quente e, quando a formação em prensa a quente é realizada apenas uma vez, se refere simplesmente à “tempe-ratura final da formação em prensa a quente”. A temperatura final da formação em prensa a quente não é uma questão crítica e pode ser igual ou maior que a tempera-tura Ms, ou igual ou inferior à temperatura Ms.

[068]Para uma melhor precisão dimensional, a temperatura final da formação final em prensa a quente é de preferência igual ou inferior à temperatura Ms. Neste caso, a temperatura final é mais preferivelmente igual à ou maior que a [(temperatura Ms) - 150°C]. Em termos específicos, a formação em prensa a quente é de preferência acabada em uma faixa de temperatura igual ou inferior à temperatura Ms (ou seja, em um momento em que ocorre a transformação martensítica), sendo que a formação em prensa a quente, no presente documento, se refere à formação final em prensa a quente no caso da formação em prensa a quente de múltiplos estágios. Isto poderá prover uma precisão dimensional significativamente melhor, tanto na formação de estágio único como na formação em múltiplos estágios.

[069]Temperaturas Iniciais e Temperaturas Finais nas Respectivas Modali-dades de Formação em Prensa a Quente

[070]Modalidades da formação em prensa a quente são exemplificadas como se segue.

[071]Formação em Prensa a Quente de Estágio Único (uma operação de formação)

[072](l-1) A formação em prensa a quente é realizada a uma temperatura inicial da temperatura de aquecimento descendo para a temperatura Ms e a uma temperatura final igual ou maior que a temperatura Ms.

[073](l-2) A formação em prensa a quente é realizada a uma temperatura inicial da temperatura de aquecimento descendo para a temperatura Ms e a uma temperatura final igual ou inferior à temperatura Ms.

[074](ll) Formação em Prensa a Quente de Múltiplos Estágios (múltiplas operações de formação)

[075](ll-1) A primeira formação em prensa a quente é realizada a uma tem- peratura inicial da temperatura de aquecimento descendo para a temperatura Ms, e a formação final em prensa a quente é realizada a uma temperatura final igual ou maior que a temperatura Ms.

[076](ll-2) A primeira formação em prensa a quente é realizada a uma tem-peratura inicial da temperatura de aquecimento descendo para a temperatura Ms, e a formação final em prensa a quente é realizada a uma temperatura final igual ou inferior à temperatura Ms.

[077]A formação em prensa a quente, quando realizada múltiplas vezes, pode incluir ainda um processo de reaquecimento e/ou um processo de retenção de temperatura entre dois processos de formação em prensa. No entanto, a formação em prensa a quente é de preferência realizada sem reaquecimento e retenção de temperatura de modo que todos os processos de formação em prensa a quente sejam realizados a temperaturas iniciais iguais ou maiores que a temperatura Ms. Isto é preferido a partir do ponto de vista da produtividade, do custo de instalação, e do custo de energia.

[078]A taxa de resfriamento da temperatura de aquecimento para a [(tempe-ratura Ms) - 150°C] não é uma questão crítica. Tipicamente, o resfriamento pode ser realizado da temperatura de aquecimento descendo para a [(temperatura Ms) - 150°C] em uma taxa média de resfriamento de 2°C/s ou mais (mais preferivelmente 5°C/s ou mais). O resfriamento em uma taxa de resfriamento dentro de tal faixa con-tribui para a formação de martensita em uma faixa de temperatura a jusante igual ou inferior à temperatura MS, ao mesmo tempo aproximadamente impedindo a formação de outras fases, tal como ferrita e bainita. Isto poderá facilmente resultar em um elemento de alta resistência. A taxa de resfriamento não é uma questão crítica quan-to ao limite superior e pode ser de cerca de 500°C/s ou menor, e de preferência 200°C/s ou menor em consideração à operação em questão. Por exemplo, a taxa média de resfriamento pode ser controlada de modo a ser de 2°C/s a 10°C/s.

[079]A taxa de resfriamento pode ser controlada por qualquer combinação dentre as condições tipificadas como se seguem:

[080]- hora da retirada da peça em bruto do forno de aquecimento para o iní-cio da formação em prensa (taxa após resfriamento tipicamente por transferência);

[081]- tempo total de contato com as ferramentas de formação em prensa na formação em prensa a quente, sendo que o tempo total de contato é dado ao se multiplicar o tempo de contato por um processo pelo número de processos de formação;

[082]- condições de resfriamento (por exemplo, resfriamento natural ou res-friamento por vento forçado) entre dois processos de formação adjacentes quando a formação em prensa é realizada várias vezes; e

[083]- condições de resfriamento (por exemplo, resfriamento natural ou res-friamento por vento forçado) após o acabamento da formação em prensa (após a liberação da ferramenta). Em particular, é efetivo se determinar um maior tempo de contato com as ferramentas de formação em prensa de modo a aumentar a taxa de resfriamento para uma temperatura igual à ou maior que a [(temperatura Ms) - 150°C]. Essas condições de resfriamento podem ser previamente estimadas tipica-mente por simulação.

[084]O resfriamento da [(temperatura Ms) - 150°C] para 80°C é realizado de modo que um parâmetro de têmpera (À) tal como especificado pela Expressão (1) seja de 7100 a 8030, sendo que a Expressão (1) é representada como se segue: Expressão 3:

[085]- em que À representa o parâmetro de têmpera; [Si] representa o teor (em percentual em massa) de Si no aço; e tn’ representa um valor tal como especifi-cado pela Expressão (2), doravante os símbolos são definidos tal como acima, Expressão 4:

[086]- em que tn representa um enésimo tempo (em segundos) quando um tempo total de resfriamento da [(temperatura Ms) - 150°C] para 80°C é dividido em 5000 partes iguais; Tn representa uma temperatura (°C) no enésimo tempo tn, em que to é 0 segundo, e To é a [(temperatura Ms) - 150°C]; e 10A{} representa a {}- ésima potência de 10, doravante os símbolos são definidos tal como acima.

[087]De acordo com a presente invenção, o resfriamento da [(temperatura Ms) - 150°C] para 80°C é controlado de modo que um parâmetro de têmpera (À) tal como especificado pela Expressão (1) seja de 7100 a 8030. O parâmetro de têmpera (À) é doravante também simplesmente referido como “parâmetro À”.

[088]Será inicialmente descrito como derivar o parâmetro À.

[089]A Expressão (1) é derivada com base na Expressão (3). A Expressão (3) é descrita tipicamente em “Tekko Zairyo” (editado pelo Instituto do Japão de Metais e Materiais) e é de modo geral usado para a especificação do parâmetro de têmpera (Àg). Com base na Expressão (3), a dureza de um aço martensítico após retenção isotérmica a uma temperatura T [K] por um tempo t [h] poderá ser presumida. Os materiais tendo um Àg idêntico tal como especificado pela Expressão (3) têm uma dureza idêntica como resultado de um tratamento térmico a qualquer temperatura por qualquer tempo. No caso dos materiais em aço, a constante C pode ser definida para 20. A Expressão (3) é representada como se segue:

[090]A Expressão (3) é representada na suposição que a peça de trabalho é isotermicamente contida, tal como mencionado acima. Em contrapartida, uma peça (produto formado) após formação em prensa a quente é, de modo geral, forçosa-mente resfriada com um refrigerante, tal como ferramentas, ar, ou água, e o seu res-friamento é traçado como um resfriamento contínuo, tal como ilustrado na Figura 8(a). A Expressão (3) definida na suposição de uma retenção isotérmica não é apli-cável a este caso sem modificação.

[091 ]A Expressão (3) é, portanto, modificada como se segue de modo a ser aplicável a um processo de resfriamento contínuo do produto formado após forma-ção em prensa a quente.

[092]A modificação (aperfeiçoamento) é realizada com base nas seguintes considerações. Inicialmente, a curva de resfriamento é dividida em micro tempos em idênticos intervalos e é aproximada a um conjunto de tratamentos térmicos de reten-ção isotérmica em micro-tempos, tal como ilustrado na Figura 8(a). As retenções isotérmicas às temperaturas T1, T2, e T3 para um período de micro tempo Δt, tal como exemplificado na Figura 8(a) são respectivamente convertidas para os períodos de tempo tT, t2’, e t3’ em uma determinada temperatura baseTb, tal como ilustrado na Figura 8(b). Os períodos de tempo convertidos são somados de modo a produzir um tempo convertido total, e a expressão base é aplicada à retenção isotérmica na temperatura baseTb para o tempo convertido total [tT + t2’ + t3’].

[093]Em seguida, como, em termos específicos, derivar a expressão modifi-cada será descrito com referência às Figuras 8(a) e 8(b) como uma modalidade.

[094]Tal como ilustrado na Figura 8(a), a curva de resfriamento é aproximada a três processamentos de retenção isotérmica. Em termos específicos, a retenção isotérmica é realizada em T1 (K) em um período de tempo Δt de t0 a t1; é realizada em T2 (K) em um período de tempo Δt de t1 a t2; e é realizada em T3 (K) em um período de tempo Δt de t2 a t3. Os processos de retenção isotérmica são respec-tivamente convertidos em tratamentos térmicos à temperatura base Tb (K) para de-terminados períodos de tempo tT, t2’, e t3’. Em termos específicos, um processo de retenção isotérmica a uma temperatura maior que a temperatura baseTb é convertido em um tratamento térmico para um período de tempo maior; enquanto que um processo de retenção isotérmica a uma temperatura inferior à temperatura baseTb é convertido em um tratamento térmico para um período de tempo menor.

[095]Tipicamente, quando a retenção isotérmica é realizada em T1 (K) no período de tempo Δt de tO a t1, este processo de retenção isotérmica poderá ser convertido em um tratamento térmico à temperatura base Tb (K) por um período de tempo tT, tal como especificado pelas e derivado das Expressões (4) a (6):

Expressão 5:

Expressão 6:

[096]Os períodos de tempo t2’ e t3’ são determinados de uma maneira simi-lar, e os períodos de tempo convertidos tT, t2’, e t3’ são somados, e a soma total é substituída na Expressão (3) de modo a resultar na Expressão (7):

[097]A Expressão (7) e a Expressão (6) são generalizadas de modo a res-pectivamente resultarem na Expressão (8) e na Expressão (9):

[098]- em que tn’ é um valor tal como especificado pela Expressão (9):

[099]A este respeito, a temperatura de medição e o tempo de medição são respectivamente em “grau em escala Celsius (°C)” e em “segundo (seg.)”. Em contrapartida, a temperatura e o tempo na Expressão (9), tais como derivados da expressão base são respectivamente indicados em “escala Kelvin (K)” e em “hora (h)”. Os sistemas de unidades na Expressão (9) são convertidos respectivamente no grau em escala Celsius (°C) e no segundo (s, seg.). A temperatura base Tb pode ser qualquer temperatura, mas é no presente documento definida como 20°C. A constante C é definida como 20, um valor que é, de modo geral, usado em materiais de aço. Os sistemas de unidades são convertidos, e a temperatura base Tb de 20°C e a constante C de 20 são substituídas na Expressão (9) de modo a resultar na Expressão (10): Expressão 10:

[0100]Além disso, o cálculo de acordo com a Expressão (8) é realizado ao dividir o processo de resfriamento inteiro em 5000 partes. O número “n”, deste modo, assume um valor de 1 a 5000. A temperatura especificada pela [(temperatura Ms) - 150°C] é definida como um ponto inicial. Por conseguinte, to é 0 (seg.), To é a [(tem-peratura Ms-)150°C], e Δt é [tn-tn-i]. Essas condições (parâmetros) são substituídas na Expressão (8) e na Expressão (10) de modo a respectivamente resultarem na Expressão (11) e na Expressão (2): Expressão 11:

[0101]- em que tn’ é tal como especificado pela Expressão (2): Expressão 2:

[0102]Em seguida, a Expressão (11) é modificada em uma expressão com respeito à resistência ao amolecimento de têmpera devido à adição de Si. O parâ- metro de têmpera (Àg) na expressão base, Expressão (3), não é afetada pela varia-ção da composição química. Em contrapartida, o silício (Si) efetivamente aumenta a resistência ao amolecimento de têmpera, e o parâmetro de têmpera se toma aparen-temente menor com um teor maior de Si. Em termos específicos, Si afeta o parâmetro de têmpera. O parâmetro de têmpera usado no presente documento é calculado, ao mesmo tempo definindo a temperatura específica [(temperatura Ms) - 150°C] como o ponto inicial (To), sendo que a temperatura específica é determinada pelas composições químicas do aço. O parâmetro de têmpera é, portanto, adaptável às variações das composições químicas dentro das faixas específicas. No entanto, a expressão para a temperatura Ms não tem o termo de teor de Si, e o termo de teor de Si é adicionado. O parâmetro de têmpera aparentemente diminui com um teor maior de Si, tal como descrito acima, e um termo de menos (negativo) com respeito ao teor de Si é adicionado à Expressão (11) de modo a resultar na Expressão (1). O teor de Si na Expressão (1) tem um coeficiente de 430, cujo coeficiente é experimentalmente determinado. A Expressão (1) é representada como se segue: Expressão 1:

[0103]- em que tn’ é tal como especificado pela Expressão (2): Expressão 2:

[0104]O parâmetro de têmpera pode também ser determinado ao se determinar os parâmetros de têmpera de micro tempos um a um, e ao somar os parâmetros de têmpera determinados. No entanto, Ag, tal como especificado pela expressão base, Expressão (3), é definido a fim de determinar um parâmetro em um único processo de tratamento térmico. Quando os parâmetros obtidos em dois ou mais processos são somados de modo a produzir um valor, o valor resultante poderá se tornar anormal (extremamente alto) e não atenderá ao parâmetro na operação em questão.

[0105]Q resfriamento, nesse caso, é realizado de modo que o parâmetro À, tal como especificado pela expressão acima definida, seja 7100 ou mais. O parâmetro À de 7100 corresponde ao resfriamento na faixa de [(temperatura Ms) - 150°C] de 80°C em uma taxa de resfriamento de cerca de 20°C/s (tempo de retenção nas ferramentas de 10 segundos). O resfriamento, quando realizado em um parâmetro À menor que 7100, poderá requerer um longo tempo de retenção nas ferramentas e causar fraca produtividade, o que difere pouco dos métodos convencionais. O parâmetro À é de preferência de 7300 ou mais, e mais preferivelmente 7500 ou mais. Em contrapartida, o resfriamento, quando realizado em um parâmetro À maior que 8030, poderá falhar em permitir que o elemento de aço tenha um desejado equilíbrio resistência - ductilidade. Para evitar isto, o resfriamento da [(temperatura Ms) - 150°C] para 80°C pode ser realizado de modo que o parâmetro À seja de 8030 ou menor. O parâmetro À é de preferência 7900 ou menor, e mais preferivelmente 7800 ou menor.

[0106]Q resfriamento, nesse caso, da [(temperatura Ms) - 150°C] para 80°C tem apenas de ser realizado de modo que o parâmetro À recai dentro da faixa espe-cífica, e pode ser realizado por meio de qualquer procedimento específico não limi-tado. O procedimento de resfriamento é exemplificado por um resfriamento de vento forçado e por um resfriamento natural. O processo de resfriamento da [(temperatura Ms) - 150°C] para 80°C pode ser realizado em uma taxa de resfriamento idêntica (constante) ou em uma taxa de resfriamento variável de acordo com as faixas de temperatura, contanto que o parâmetro (À) recaia dentro da faixa. O método de fabri-cação pode incluir ainda um processo de retenção isotérmica e/ou um processo de reaquecimento no meio do resfriamento da [(temperatura Ms) - 150°C] para 80°C, contanto que o parâmetro (À) recaia dentro da faixa. Quando o método inclui o pro-cesso de retenção isotérmica, a peça de trabalho poderá, por exemplo, ser mantida em um forno de espera e, em seguida, resfriada pelo procedimento de resfriamento.

[0107]Em uma modalidade de resfriamento realizado de modo que o parâ-metro À recaia dentro da faixa, a peça de trabalho pode ser resfriada da [(temperatura Ms) - 150°C] para 80°C em uma taxa média de resfriamento de 5°C/s a 20°C/s.

[0108]Q resfriamento, quando realizado em uma taxa média de resfriamento superior a 20°C/s, pode requerer um longo tempo de retenção nas ferramentas e causar uma fraca produtividade, deste modo diferindo pouco dos métodos convenci-onais. A taxa média de resfriamento é mais preferivelmente de 15°C/s ou menor. Em contrapartida, o resfriamento, quando realizado em uma taxa média de resfriamento excessivamente baixa, poderá falhar em permitir que o elemento de aço tenha um desejado equilíbrio resistência - ductilidade. Para evitar isto, a taxa média de resfri-amento é de preferência de 5°C/s ou mais, e mais preferivelmente 10°C/s ou mais.

[0109]O resfriamento de 80°C à temperatura ambiente pode ser realizado em qualquer taxa de resfriamento não crítica. Tipicamente, o resfriamento pode ser realizado por resfriamento natural.

Têmpera após Formação em Prensa a Quente

[0110]Q método pode incluir ainda, após a formação em prensa a quente, a têmpera a uma temperatura de 100°C a menor que 600°C. A peça em bruto (também o elemento de aço resultante) tem um sistema de composição química específico tal como mencionado mais adiante e poderá, portanto, se submeter a um ajuste de resistência pela têmpera sem prejudicar o equilíbrio resistência - ductilidade (equilíbrio TS x EL). Para suficientes efeitos de têmpera, a têmpera é de preferência realizada a uma temperatura de 100°C ou maior, e mais preferivelmente 200°C ou maior. Em contrapartida, a têmpera, quando realizada a uma temperatura de 600°C ou maior, poderá falhar em permitir que o elemento de aço tenha uma alta tensão de escoamento (YS). Para evitar isto, a têmpera, quando empregada, é de preferência realizada a uma temperatura inferior a 600°C, e mais preferivelmente a 300°C ou menor. A têmpera pode ser realizada por um tempo (tempo de retenção à temperatura de têmpera) de 60 minutos ou menor de modo a controlar custos. Peça em Bruto (Chapa de aço) para Uso na Formação em Prensa a Quente

[0111]Em seguida, a peça em bruto (chapa de aço) para uso na formação em prensa a quente será ilustrada. Inicialmente, a peça em bruto para uso no método de fabricação tem uma composição química como se segue. Composição Química da Peça em Bruto Carbono (C): 0.15 % a 0.4 %

[0112]Para permitir que o elemento de aço tenha uma tensão de ruptura de 980 MPa ou mais, o teor de carbono pode ser de 0.15 % ou mais, de preferência 0.17% ou mais, e mais preferivelmente 0.20 % ou mais. Em contrapartida, com res-peito à soldabilidade do elemento resultante, o teor de carbono pode ser de 0.4 % ou menor, de preferência 0.30 % ou menor, e mais preferivelmente 0.26% ou menor em termos de limite superior. Silício (Si): maior que 1.0 % a 1.65 %

[0113]O silício (Si) essencialmente aumenta a resistência ao amolecimento de têmpera e garante altas resistências (de modo a garantir um excelente equilíbrio resistência - ductilidade). O Si também efetivamente oferece uma melhor ductilidade dos cordões de solda depois de o elemento ser submetido à soldagem. O Si é também eficaz para garantir uma excelente resistência à fratura retardada. A fim de apresentar tais efeitos de maneira suficiente, o teor de Si pode ser controlado para mais de 1.0 %, de preferência 1.1 % ou mais, e mais preferivelmente 1.2% ou mais. Em contrapartida, o Si, quando contido em excesso, poderá provocar uma significativa ocorrência de oxidação interna (oxidação do limite de grão) no processo de Iam inação a quente, como também poderá provocar o subsequente processo de lavagem ácida para prosseguir em uma taxa significativamente baixa, resultando em uma menor produtividade. Para evitar isto, o teor de Si pode ser controlado para 1.65 % ou menor, de preferência 1.45 % ou menor, e mais preferivelmente 1.35 % ou menor. Alumínio (Al): 0.5 % ou menor (excluindo 0 %)

[0114]O alumínio (Al) é usado para desoxidação, e, para este fim, o teor de Al é de preferência 0.01 % ou mais. Em contrapartida, o Al, quando contido em um teor excessivamente alto, poderá fazer com que a temperatura Acs se eleve, e isto poderá requerer uma temperatura de aquecimento maior na formação em prensa a quente, resultando em menor eficiência de produção. Para evitar isto, o teor de Al pode ser controlado para 0.5 % ou menor, de preferência 0.20 % ou menor, mais preferivelmente 0.10 % ou menor, e ainda mais preferivelmente 0.050 % ou menor. Manganês (Mn): 1 % a 3.5 %

[0115]O manganês (Mn) é necessário para permitir que a chapa de aço te-nha uma melhor capacidade de endurecimento de modo a, assim, produzir um ele-mento com altas resistências. Com este ponto de vista, o teor de Mn pode ser con-trolado para 1 % ou mais, de preferência 1.5 % ou mais, mais preferivelmente 1.8 % ou mais, e ainda mais preferivelmente 2.0 % ou mais. No entanto, o Mn, quando contido em um teor de mais de 3.5 %, poderá exibir efeitos saturados e causar au-mento de custo. Para evitar isto, o teor de Mn é controlado, nesse caso, para 3.5 % ou menor, de preferência 3.0 % ou menor, e mais preferivelmente 2.8 % ou menor. Titânio (Ti): 0.10 % ou menor (excluindo 0 %)

[0116]O titânio (Ti) fixa nitrogênio (N) como TiN, permite boro (B) como um soluto, e, deste modo, efetivamente garante a capacidade de endurecimento. Com este ponto de vista, o teor de Ti é de preferência 0.015 % ou mais, e mais preferi-velmente 0.020 % ou mais. Em contrapartida, o Ti, quando contido em um teor ex-cessivamente alto, pode fazer com que a chapa de aço em questão (peça em bruto) tenha resistências maiores que o necessário e produzir ferramentas de corte - perfu- ração com vidas mais curtas, resultando em aumento de custo. Para evitar isto, o teor de Ti pode ser controlado para 0.10 % ou menor, de preferência 0.06% ou menor, e mais preferivelmente 0.04 % ou menor. Boro (B): 0.005 % ou menor (excluindo 0 %)

[0117]O boro (B) permite que o aço tenha melhor capacidade de endurecimento e apresente altas resistências mesmo quando submetido a um resfriamento lento, e é necessário. Para ter esses efeitos, o boro pode ser contido de preferência em um teor de 0.0003 % ou mais, mais preferivelmente 0.0015 % ou mais, e ainda mais preferivelmente 0.0020 % ou mais. Em contrapartida, o boro, quando contido em excesso, poderá formar nitreto de boro (BN) em excesso e causar uma deterioração de dureza. Para evitar isto, o teor de boro poderá ser controlado para 0.005 % ou menor, de preferência 0.0040 % ou menor, e mais preferivelmente 0.0035 % ou menor.

[0118]O aço (a peça em bruto, também o elemento de aço), nesse caso, tem a composição química como acima, com o restante incluindo ferro e impurezas inevi-táveis, tais como P, S, N, O, As, Sb, e Sn. Dentre tais impurezas inevitáveis, os teores de fósforo (P) e enxofre (S) são de preferência controlados para 0.02% ou menor. O nitrogênio (N), quando contido em um teor excessivamente alto, poderá causar uma deterioração de dureza após a formação a quente e/ou deterioração de sol- dabilidade. Para evitar isto, o teor de nitrogênio é de preferência controlado para 0.01 % ou menor. O oxigênio (O) causa falhas de superfície. Para evitar isto, o teor de oxigênio é de preferência controlado para 0.001 % ou menor.

[0119]O aço pode conter ainda um ou mais elementos adicionais, como se segue, dentro de faixas que não afetarão adversamente os efeitos vantajosos da presente invenção. Cromo (Cr): 5 % ou menor (excluindo 0 %)

[0120]O cromo (Cr) efetivamente permite que a chapa de aço tenha uma melhor capacidade de endurecimento e indubitavelmente tenha uma excelente resis- tência à oxidação. Em termos específicos, a chapa de aço se torna resistente à geração de escória após aquecimento antes da formação em prensa. Para ter esses efeitos, o Cr pode ser contido, de preferência, em um teor de 0.01 % ou mais, e mais preferivelmente 0.1 % ou mais. No entanto, o Cr, quando contido em excesso, poderá apresentar efeitos saturados e causar aumento de custo. Para evitar isto, o teor de Cr pode ser controlado, de preferência, em um limite superior de 5 %, mais prefe-rivelmente 3.5 % ou menor, e ainda mais preferivelmente 2.5 % ou menor.

[0121]Pelo menos um elemento selecionado dentre o grupo que consiste de níquel (Ni) e cobre (Cu): teor total de 0.5 % ou menor (excluindo 0 %)

[0122]O níquel (Ni) e o cobre (Cu) efetivamente permitem que a chapa de aço tenha melhor capacidade de endurecimento e permitem que o produto formado tenha melhor resistência à fratura retardada e melhor resistência à oxidação. Para ter esses efeitos, pelo menos um dos elementos poderá ser contido, de preferência, em um teor total de 0.01 % ou mais, e mais preferivelmente 0.1 % ou mais. No entanto, os elementos, quando contidos em excesso, poderão causar falhas de superfície após a fabricação da chapa de aço. Isto poderá resultar em propriedades inferiores de lavagem ácida e menor produtividade. Para evitar isto, o teor total desses elementos é de preferência 0.5 % ou menor, e mais preferivelmente 0.3 % ou menor. Molibdênio (Mo): 1 % ou menor (excluindo 0 %)

[0123]O molibdênio (Mo) efetivamente permite que a chapa de aço tenha melhor capacidade de endurecimento. A chapa de aço, quando contendo este ele-mento, provavelmente permitirá que o produto formado tenha uma reduzida variação de dureza (que seja menos não uniforme em dureza). Para ter esses efeitos, o ele-mento poderá ser contido, de preferência, em um teor de 0.01 % ou mais, e mais preferivelmente 0.1 % ou mais. No entanto, o Mo, quando contido em excesso, po-derá ter efeitos saturados e causar aumento de custo. Para evitar isto, o teor de Mo é controlado, de preferência, em um limite superior, para 1 %, mais preferivelmente 0.8 % ou menor, e ainda mais preferivelmente 0.5 % ou menor. Nióbio (Nb): 0.1 % ou menor (excluindo 0 %)

[0124)0 nióbio (Nb) efetivamente refina a microestrutura e contribui para uma maior resistência. O Nb, quando contido, poderá ser contido de preferência em um teor de 0.005 % ou mais, e mais preferivelmente 0.01 % ou mais. Em contrapartida, o Nb, quando contido em excesso, poderá fazer com que a chapa de aço em questão (peça em bruto) tenha resistências excessivamente altas, e isto poderá encurtar as vidas das ferramentas usadas em um processo de estampagem e causar aumento de custo, sendo que o processo de estampagem é o processo de tipicamente cortar a peça em bruto em uma forma predeterminada antes da formação em prensa a quente. Para evitar isto, o teor de Nb poderá ser controlado de preferência para 0.1 % ou menor, e mais preferivelmente 0.05 % ou menor.

Método de Fabricação de Peça em Bruto

[0125]Tal peça em bruto tendo uma composição química que atenda às condições pode ser fabricada por meio de qualquer método não limitado. A peça em bruto pode, por exemplo, ser fabricada ao se realizar fundição, aquecimento, lamina- ção a quente, outra lavagem ácida, Iam inação a frio, e, conforme necessário, reco- zimento, cada qual de acordo com um procedimento comum. A chapa de aço lami-nada a quente ou chapa de aço laminada a frio resultante poderá ainda ser submeti-da a revestimento (por exemplo, revestimento contendo zinco). Em termos específi-cos, podem ser usadas chapas de aço revestidas (por exemplo, chapas de aço gal-vanizadas); e chapas de aço galvanizadas e recozidas por imersão a quente obtidas ao ainda ligar as chapas de aço revestidas.

Elemento de Aço Formado em Prensa a Quente

[0126]O elemento de aço formado em prensa a quente obtido por meio do método de acordo com a presente invenção tem uma composição química idêntica à da peça em bruto (chapa de aço) usada. O elemento de aço não é limitado em mi- croestrutura. A microestrutura do elemento de aço é exemplificada por uma que in-clui uma fase única de martensita; e uma que inclui martensita como uma matriz e que ainda inclui austenita retida (y retido) em um teor de 2 por cento em volume ou mais, de preferência 3 por cento em volume ou mais, e mais preferivelmente 5 por cento em volume ou mais, com relação à microestrutura como um todo. O elemento de aço contendo y retido em um teor de 2 por cento em volume ou mais pode ser excelente em alongamento à tração (ductilidade), proteção à colisão, e resistência à fratura retardada, tal como descrito acima.

[0127]O elemento de aço pode incluir, como uma microestrutura de aço, o y retido com o restante incluindo fases de transformação à baixa temperatura, tais co-mo aproximadamente fases de martensita, martensita temperada, bainita, e ferrita bainítica. O termo “aproximadamente” se refere ao fato de que o elemento de aço pode incluir ferrita e outras fases de transformação que são formadas a uma tempe-ratura igual ou maior que a temperatura Ms, tais como as fases que são inevitavel-mente formadas no processo de fabricação.

[0128]O elemento de aço resultante pode ser submetido a corte (usinagem), tal como aparagem e/ou perfuração a fim de produzir, por exemplo, uma peça auto-motiva de aço.

[0129]O elemento de aço pode ser usado como uma peça automotiva de aço intacta ou com trabalho (processamento) tal como mencionado acima. A peça auto-motiva de aço é exemplificada por barras de impacto, pára-choques, reforços, e pila-res centrais.

[0130]O presente pedido reivindica prioridade ao Pedido de Patente do Ja-pão N. 2013-007808, depositado em 18 de janeiro de 2013, cujos conteúdos são incorporados em sua totalidade ao presente documento a título de referência.

Exemplos

[0131]A presente invenção será ilustrada em mais detalhes abaixo com refe-rência a diversos exemplos (exemplos experimentais). Deve-se notar, no entanto, que os exemplos de maneira alguma pretendem limitar o âmbito de aplicação da presente invenção; que várias alterações e modificações podem naturalmente ser feitas aos mesmos sem se desviar do espírito e âmbito de aplicação da presente invenção tal como descrita no presente documento; e todas essas alterações e modificações devem ser consideradas como dentro do âmbito de aplicação da presente invenção.

Exemplo Experimental 1

[0132]As chapas de aço tendo as composições químicas apresentadas na Tabela 1 (com o restante incluindo ferro e impurezas inevitáveis) foram preparadas como peças em bruto. As chapas de aço apresentavam, dimensionalmente, uma espessura de 1.4 mm, uma largura de 190.5 mm, e um comprimento de 400 mm. As chapas de aço foram submetidas a uma formação em prensa a quente, como a for-mação em prensa de acordo com o procedimento ilustrado na Figura 9. A formação em prensa a quente é doravante também simplesmente referida como “formação em prensa” ou “prensagem”. A Tabela 1 também indica temperaturas Aça e temperaturas Ms, conforme calculadas pelas expressões. Os cálculos de acordo com as ex-pressões para as temperaturas Aça e para as temperaturas Ms foram feitos, ao mesmo tempo definindo o teor de um elemento não contido como zero.

[0133]Cada amostra no Exemplo Experimental 1 foi fabricada de acordo com condições como seguem. Em termos específicos, a peça em bruto foi aquecida a 900°C (temperatura de aquecimento) por 6 minutos e submetida à formação em prensa a quente a uma temperatura inicial de 800°C a 700°C. Durante o processo de aquecimento da chapa de aço (peça em bruto) até a temperatura de aquecimento, a chapa de aço foi aquecida na faixa de 100°C até a temperatura de aquecimento em uma taxa média de elevação de temperatura de cerca de 10°C/s. A chapa de aço foi resfriada da temperatura de aquecimento descendo para a [(temperatura Ms) [(tem-peratura Ms) - 150°C] em uma taxa média de resfriamento de10 a 30°C/s.

[0134]A formação em prensa a quente foi realizada como formação em prensa (em curvatura (forma) usando uma almofada principal) tal como ilustrada na Figura 1 usando uma máquina de prensa (prensa mecânica de 400 ton.) para produ-zir um elemento de aço com canal em forma de chapéu ilustrado na Figura 10. A almofada principal empregou, como uma fonte de pressão, uma mola com uma força de cerca de 1 ton.

[0135]A Figura 1 ilustra o processo de formação. A Figura 1 ilustra uma per- furatriz 1, um cortador 2, uma almofada principal 3, uma chapa de aço (peça em bru-to) 4, e um pino (pino flutuante com mola integrada) 5.

[0136]Tal como ilustrado na Figura 1(a), os pinos com mola integrada 5 são colocados sobre as ferramentas (cortador 2 e almofada principal 3), e a peça em bruto 4 retirada do forno de aquecimento é, por sua vez, colocada sobre os pinos 5. Isto é realizado de modo a minimizar o contato entre a peça em bruto 4 e as ferra-mentas (cortador 2 e almofada principal 3) antes do início de formação em prensa.

[0137]A Figura 1(b) ilustra um estado durante a formação, ou seja, um estado durante o pressionamento da perfuratriz 1. A Figura 1(c) ilustra um estado no qual a perfuratriz 1 é pressionada para baixo e atinge o centro morto inferior (posição limite inferior).

[0138]Tal como na Tabela 2 abaixo mencionada, o Teste N. 16 foi submetido à formação em prensa três vezes, e os Testes Ns. 17 e 18 foram submetidos à for-mação em prensa quatro vezes.

[0139]Os Testes Ns. 1 a 7 e 10 a 51 das Tabelas 2 e 3 foram realizados nas ferramentas por um tempo (tempo de contato de ferramenta, tempo de retenção de centro morto inferior) de cerca de 0.8 a cerca de 7 segundos, tal como na Figura 9. Entre esses, os Testes Ns. 3, 4, e 19 da Tabela 2 foram realizados nas ferramentas por um tempo de cerca de 7 segundos.

[0140]Após a formação em prensa a quente, um resfriamento à temperatura ambiente foi realizado tal como ilustrado na Figura 9. Em termos específicos, após a formação em prensa, os Testes Ns. 1, 2, 11 a 14, 17, 18, e 20 a 51 das Tabelas 2 e 3 foram resfriados por resfriamento de vento forçado; enquanto que os Testes Ns. 10, 15, e 16 da Tabela 2 foram resfriados por resfriamento natural. Após a prensa a quente, os Testes Ns. 5 a 7 da Tabela 2 foram realizados em um forno de espera por 6 minutos e, em seguida, naturalmente resfriados. Em contrapartida, os Testes Ns. 3, 4, e 19 da Tabela 2 foram naturalmente resfriados após a formação em prensa. Os Testes Ns. 8 e 9 da Tabela 2 foram também naturalmente resfriados após a formação em prensa.

[0141 ]Tal como ilustrado na Figura 11, termopares foram embutidos nas po-sições correspondentes às partes centrais do topo e à parede vertical do elemento de aço resultante a fim de medir o histórico de temperatura da chapa de aço após a fabricação do elemento de aço. As temperaturas medidas nas duas posições foram aproximadamente idênticas.

[0142]Um tempo de resfriamento da [(temperatura Ms) - 150°C] para 80°C foi lido fora do histórico de temperatura medido de modo a calcular uma taxa média de resfriamento e um parâmetro de têmpera (À) tal como indicado nas Tabelas 2 e 3. Em termos específicos, o parâmetro de têmpera foi calculado, ao mesmo tempo definindo um to de 0 (segundo) e um To de [Ms-150°C] como pontos iniciais, e ajustando o histórico de resfriamento medido da [(temperatura Ms) - 150°C] para 80°C e o teor de Si. Uma temperatura final de liberação de ferramenta indicada nas Tabelas 2 e 3 foi determinada com base nas temperaturas indicadas pelos termopares e nas posições das ferramentas naquele momento. Neste Exemplo Experimental, a temperatura final de liberação de ferramenta corresponde à temperatura final da formação final em prensa a quente.

[0143]Os elementos de aço (elementos formados) assim obtidos foram, cada um dos mesmos, submetidos a um teste de tração e avaliação de produtividade por meio dos métodos como seguem. Os elementos de aço preparados incluíram uma fase única de martensita como uma microestrutura.

Teste de Tração

[0144]A partir de uma porção da peça formada (elemento de aço), uma amostra de teste JIS N. 5 foi cortada como uma amostra para teste de tração, tal como ilustrado na Figura 12. A amostra de teste foi submetida ao teste de tração de acordo com o método prescrito no Padrão JIS Z 2241 usando um Analisador de Tração Autográfico AG-IS 250kN (Shimadzu Corporation) para medir uma resistência ao escoamento (YS), uma tensão de ruptura (TS), e um alongamento (EL). O teste foi feito em uma taxa de deformação de 10 mm/min. Com base nos dados, o produto (TS x EL; MPa*%) da tensão de ruptura TS e o alongamento EL foram determinados.

Avaliação de Produtividade

[0145]A produtividade foi avaliada pela duração do tempo de retenção em ferramenta, sendo que a retenção em ferramenta é uma etapa de determinação de taxa no processo de formação em prensa a quente. Uma amostra submetida à re-tenção em ferramenta por um tempo de 10 segundos ou mais foi avaliada como sendo equivalente às técnicas convencionais e apresentando baixa produtividade (x); enquanto que uma amostra submetida à retenção em ferramenta por um tempo menor que 10 segundos foi avaliada como tendo boa produtividade (o).

[0146]Os resultados acima são indicados nas Tabelas 1,2 e 3. Tabela 1

* Cada teste foi realizado a uma temperatura de aquecimento de 900°C e a uma temperatura inicial de formação de 800°C a 700°C. * Cada teste foi realizado em uma taxa média de elevação de temperatura de cerca de 10°C/s. na faixa de 100°C até a temperatura de aquecimento. Tabela 3

* Cada teste foi realizado a uma temperatura de aquecimento de 900°C e a uma temperatura inicial de formação de 800°C a 700°C. * Cada teste foi realizado em uma taxa média de elevação de temperatura de cerca de 10°C/s. na faixa de 100°C até a temperatura de aquecimento.

As Tabelas 1 a 3 demonstram como se segue.

[0147]Os Testes Ns. 1 a 4 apresentam um teor insuficiente de Si e falharam em obter um excelente equilíbrio resistência - ductilidade. Os dados dos Testes Ns. 2 e 3 demonstram que as amostras, quando tendo um teor insuficiente de Si, falham em apresentar um equilíbrio resistência - ductilidade suficientemente alto, mesmo em diferentes taxas médias de resfriamento na faixa de [(temperatura Ms) - 150°C] para 80°C. O Teste N. 4 apresentou um parâmetro À maior que a faixa específica e apresentou um equilíbrio resistência - ductilidade notavelmente fraco.

[0148]Os Testes Ns. 5 a 7 submeteram o resfriamento da [(temperatura Ms) - 150°C] para 80°C realizado de modo que o parâmetro À se tome maior que a faixa específica e apresentou um fraco equilíbrio resistência - ductilidade.

[0149]Os Testes Ns. 8 e 9 submeteram o resfriamento da [(temperatura Ms) - 150°C] para 80°C realizado de modo que o parâmetro À se tome menor que a faixa específica e produziu um elemento de aço com fraca produtividade.

[0150]Os Testes Ns. 41,42, 47, e 48 submeteram o resfriamento da [(tempe-ratura Ms) - 150°C] para 80°C realizado de modo que o parâmetro À se tome maior que a faixa específica e apresentou fraco equilíbrio resistência - ductilidade.

[0151]Em contrapartida, Os Testes Ns. 10 a 40, 43 a 46, e 49 a 51 empregaram chapas de aço tendo as composições químicas tal como especificado na presente invenção, submeteram o método de fabricação de elementos de aço tal como especificado na presente invenção, e produziu elementos de aço com altas resistên-cias e excelente equilíbrio resistência - ductilidade com boa produtividade.

[0152]Dentre os mesmos, os Testes Ns. 10 a 14 empregaram uma peça em bruto idêntica, mas submeteram o resfriamento da [(temperatura Ms) - 150°C] para 80°C em diferentes parâmetros À. Os elementos de aço resultantes apresentaram bom equilíbrio resistência - ductilidade.

[0153]Os Testes Ns. 15 a 18 empregaram uma peça em bruto idêntica, mas submeteram uma formação em prensa em diferentes números de operações a dife-rentes temperaturas finais de liberação de ferramenta. Uma comparação entre os dados desses testes demonstra que o elemento de aço resultante pode apresentar bons níveis de produtividade e equilíbrio resistência - ductilidade ao realizar uma formação em múltiplos estágios a uma baixa temperatura final de liberação de fer-ramenta.

Exemplo Experimental 2

[0154]No Exemplo Experimental 2, as chapas de aço de amostra foram aquecidas até a temperatura de aquecimento, tendo sido examinado como a taxa média de elevação de temperatura de 100°C até a temperatura de aquecimento afeta as propriedades dos elementos de aço resultantes.

[0155]No Exemplo Experimental 2, cada amostra foi preparada como uma chapa chata de pequeno tamanho tendo uma espessura de 1.4 mm, uma largura de 180 mm, e um comprimento de 50 mm, submetida a um tratamento térmico usando um equipamento de aquecimento elétrico, e avaliada.

[0156]A chapa de aço da Peça em Bruto “A” da Tabela 1 foi aquecida a uma temperatura de aquecimento de até 900°C. Neste processo, a chapa de aço foi aquecida de 100°C até a temperatura de aquecimento em diferentes taxas médias de elevação de temperatura, tal como dado na Tabela 4 abaixo. No ponto de tempo em que a temperatura de amostra atingiu a temperatura de aquecimento de 900°C, a fonte de alimentação foi interrompida, a amostra foi naturalmente resfriada para 800°C, ainda mais resfriada de modo que a taxa média de resfriamento da tempera-tura de aquecimento (900°C) para [(temperatura Ms) - 150°C] ficasse em cerca de 10°C/s, ainda mais resfriada da [(temperatura Ms) - 150°C] para 80°C de modo que o parâmetro de têmpera (À) se torne um valor dado na Tabela 4, e, desta maneira, produzisse uma amostra tratada a quente. Outras condições diferentes das mencio-nadas acima ocorreram de acordo com o Teste N. 15 da Tabela 2.

[0157]Uma amostra de teste JIS N. 5 foi amostrada a partir da amostra tratada a quente resultante e submetida a urn teste de tração de modo a determinar YS, TS, EL, e TS x EL. Os resultados deste processo são indicados na Tabela 4. Tabela 4

[0158]Cada teste utilizou a Peça em Bruto "A".

[0159]Cada teste foi realizado a uma temperatura de aquecimento de 900°C e a uma temperatura inicial de resfriamento (correspondente à temperatura inicial de formação) de 800°C.

[0160]Cada teste foi realizado em uma taxa média de resfriamento de cerca de 10°C na faixa da temperatura de aquecimento abaixo da [(temperatura MS) - 150°C],

[0161 ]A Tabela 4 demonstra como se segue. A chapa de aço pode ter um maior equilíbrio TS x EL ao aquecer a chapa de aço até a temperatura de aqueci-mento em uma taxa média maior de elevação de temperatura na faixa de temperatura de 100°C até a temperatura de aquecimento. Em particular, o aquecimento é de preferência realizado em uma taxa média de elevação de temperatura de 50°C/s ou mais de modo a permitir que a chapa de aço apresente um bom equilíbrio TS x EL de 14000 MPa*% ou mais.

Exemplo Experimental 3

[0162]No Exemplo Experimental 3, as chapas de aço foram preparadas por formação em prensa a quente e submetidas a têmpera. Neste processo, foi investi-gado como a temperatura de têmpera afeta as propriedades mecânicas.

[0163]Os elementos de aço foram preparados por meio do procedimento do Teste N. 16 (temperatura final de liberação de ferramenta: 380°C) na Tabela 2 do Exemplo Experimental 1, com exceção que os elementos de aço preparados por formação em prensa a quente foram ainda submetidos a têmpera, tal como descrito abaixo. A têmpera foi realizada de modo que os elementos de aço após formação em prensa a quente fossem aquecidos para uma temperatura de têmpera dada na Tabela 5 em uma taxa média de elevação de temperatura de 40°C/s, e resfriados a água sem ficar retidos à temperatura de têmpera.

[0164]Os elementos de aço resultantes foram submetidos a testes de tração por meio do procedimento do Exemplo Experimental 1 a fim de determinar YS, TS, EL, e TS x EL. Os resultados dos mesmos encontram-se indicados na Tabela 5. Cada amostra de teste teve um tempo de retenção em ferramenta menor que 10 segundos no processo de formação em prensa a quente e apresentou boa produtividade (o). Tabela 5

[0165]Cada teste utilizou a Peça em Bruto "A".

[0166]Cada teste foi realizado em uma taxa média de elevação de tempera-tura de cerca de 10°C/s na faixa de 100°C acima da temperatura de aquecimento.

[0167]Cada teste foi realizado a uma temperatura de aquecimento de 900°C e em uma temperatura inicial de formação de 800°C a 700°C.

[0168]Cada teste foi realizado em uma taxa média de resfriamento de cerca de 10°C/s na faixa da temperatura de aquecimento descendo para a [(temperatura MS) - 150°C],

[0169]A Tabela 5 demonstra como se segue. Uma comparação do Teste N. 58 com os Testes Ns. 59 a 62 demonstra que as amostras, mesmo quando ainda submetidas à têmpera, podem ser controladas em resistência sem apresentar um equilíbrio TS x EL menor. Os dados do Teste N. 63 demonstram que a têmpera é de preferência realizada a uma temperatura de têmpera menor que 600°C em termos de limite superior de modo a prover uma desejada resistência ao escoamento (800 MPa ou mais). Lista dos Sinais de Referência 1 - perfuratriz 2 - cortador 3 - almofada principal 4 - chapa de aço (peça em bruto) 5 - pino

Claims

1. Método de fabricação de um elemento de aço formado em prensa a quente, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende o aquecimento de uma folha de aço e a submissão da folha de aço a formação em prensa a quente pelo menos uma vez, a folha de aço consistindo em, como uma composição química em percentual em massa (doravante a mesma para a composição química), C em um teor de 0,15% a 0,4%; Si em um teor de mais de 1,0% a 1,65%; Al em um teor de 0,5% ou menos (excluindo 0%); Mn em um teor de 1 % a 3,5%; Ti em um teor de 0,10% ou menos (excluindo 0%); e B em um teor de 0,005% ou menos (excluindo 0%), opcionalmente, pelo menos um elemento selecionado a partir do grupo consistindo em: (a) Cr em um teor de 5% ou menos (excluindo 0%); (b) pelo menos um elemento selecionado a partir do grupo consistindo em Ni e Cu em um teor total de 0,5% ou menos (excluindo 0%); (c) Mo em um teor de 1% ou menos (excluindo 0%); (d) Nb em um teor de 0,1% ou menos (excluindo 0%); (e) P em um teor de 0,02% ou menos; (f) S em um teor de 0,02% ou menos; e (g) N em um teor de 0,01 % ou menos, com o restante sendo ferro e impurezas inevitáveis, em que: uma temperatura (temperatura de aquecimento) para o aquecimento é igual ou maior que a temperatura de transformação Acs, uma temperatura inicial de formação em prensa a quente está em uma faixa de a partir da temperatura de aquecimento para a temperatura inicial de formação de martensita (Ms), e o resfriamento a partir de [(temperatura Ms) - 150°C] para 80°C é realizado em uma taxa de resfriamento média de 20°C/s ou menos de modo que um parâmetro de revenimento (À) tal como especificado pela Expressão (1) fique em uma faixa de 7100 a 8030, a Expressão (1) sendo representada como se segue: Expressão 1:

em que À representa o parâmetro de revenimento; [Si] representa o teor em percentual em massa de Si no aço; e tn’ representa um valor tal como especificado pela Expressão (2): Expressão 2:

em que tn representa um enésimo tempo (em segundos), quando um tempo total de resfriamento a partir de [(temperatura Ms) - 150°C] para 80°C é dividido em 5000 partes iguais; Tn representa uma temperatura, (°C), no enésimo tempo tn, em que to é o segundo 0, e To é a [(temperatura Ms) - 150°C]; e 10A{ } representa {}- ésima potência de 10.

2. Método de fabricação, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o resfriamento a partir de [(temperatura Ms) - 150°C] para 80°C é realizado em uma taxa média de resfriamento de 5°C/s a 20°C/s.

3. Método de fabricação, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que uma temperatura final da formação final em prensa a quente na pelo menos uma vez de formação em prensa a quente é igual ou inferior à temperatura Ms.

4. Método de fabricação, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o aquecimento da folha de aço até a temperatura de aquecimento é realizado em uma taxa média de elevação de temperatura de 5°C/s ou mais em uma faixa de temperatura de 100°C até a temperatura de aquecimento.

5. Método de fabricação, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende têmpera a uma temperatura de 100°C a menos que 600°C após a formação em prensa a quente.

6. Método de fabricação de uma peça automotiva de aço, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende: fabricar um elemento de aço formado em prensa a quente, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, e trabalhar o elemento de aço formado em prensa a quente.