BR112015027447B1

BR112015027447B1 - método para processamento de uma chapa de aço

Info

Publication number: BR112015027447B1
Application number: BR112015027447A
Authority: BR
Inventors: Aaron Thomas Grant; G Garza-Martinez Luis
Original assignee: Ak Steel Properties Inc
Priority date: 2013-05-17
Filing date: 2014-05-16
Publication date: 2020-04-22
Also published as: AU2014265214A1; KR20160007647A; JP2016524038A; RU2015145865A; US20140338797A1; KR20160007646A; KR101776242B1; TW201446974A; RU2018133682A; BR112015027901A2; JP2018178262A; WO2014186689A2; TW201708562A; RU2015145865A3; RU2669654C2; CN105247090A; CA2910012A1; RU2015141563A; CA2910012C; MX2015015332A

Abstract

resumo patente de invenção: "aço de alta resistência que exibe boa ductilidade e método de produção por meio de tratamento de têmpera e partição através de banho de zinco". a presente invenção refere-se à produção de um aço com alta resistência e boa maleabilidade com composições e métodos para formar microestrutura de austenítico e de martensítico no aço. carbono, manganês, molibdênio, cobre de níquel e cromo podem promover a formação de austenita estável à temperatura ambiente (ou metaestável) através de mecanismos, tais como a redução de temperatura de transformação para constituintes de não martensítico, e/ou aumento da rigidez do aço. os ciclos térmicos que utilizam um resfriamento rápido abaixo de uma temperatura inicial de martensita seguido por um reaquecimento podem promover a formação de austenita à temperatura ambiente estável através da permissão de difusão de carbono em austenita a partir de martensita.

Description

(54) Título: MÉTODO PARA PROCESSAMENTO DE UMA CHAPA DE AÇO (51) Int.CI.: C22C 38/02; C22C 38/04; C22C 38/12; C22C 38/00; C22C 38/18; (...).

(30) Prioridade Unionista: 17/05/2013 US 61/824,643; 17/05/2013 US 61/824,699.

(73) Titular(es): AK STEEL PROPERTIES, INC..

(72) Inventor(es): GRANT AARON THOMAS; LUIS G. GARZA-MARTINEZ.

(86) Pedido PCT: PCT US2014038425 de 16/05/2014 (87) Publicação PCT: WO 2014/186722 de 20/11/2014 (85) Data do Início da Fase Nacional: 29/10/2015 (57) Resumo: RESUMO Patente de Invenção: AÇO DE ALTA RESISTÊNCIA QUE EXIBE BOA DUCTILIDADE E MÉTODO DE PRODUÇÃO POR MEIO DE TRATAMENTO DE TÊMPERA E PARTIÇÃO ATRAVÉS DE BANHO DE ZINCO. A presente invenção refere-se à produção de um aço com alta resistência e boa maleabilidade com composições e métodos para formar microestrutura de austenítico e de martensítico no aço. Carbono, manganês, molibdênio, cobre de níquel e cromo podem promover a formação de austenita estável à temperatura ambiente (ou metaestável) através de mecanismos, tais como a redução de temperatura de transformação para constituintes de não martensítico, e/ou aumento da rigidez do aço. Os ciclos térmicos que utilizam um resfriamento rápido abaixo de uma temperatura inicial de martensita seguido por um reaquecimento podem promover a formação de austenita à temperatura ambiente estável através da permissão de difusão de carbono em austenita a partir de martensita.

1/25

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO PARA PROCESSAMENTO DE UMA CHAPA DE AÇO.

[0001] O presente pedido reivindica prioridade a partir do pedido de patente provisório de n° de série 61/824.643, intitulado “Aço de alta resistência que exibe boa ductilidade e método de produção por meio de tratamento de partição em linha através de banho de zinco,” de 17 de maio de 2013; e do pedido de patente provisório de n° de série 61/824.699, intitulado “Aço de alta resistência que exibe boa ductilidade e método de produção por meio de tratamento de partição em linha a montante de banho de zinco fundido,” de 17 de maio de 2013. As revelações de pedido de n^os de série 61/824.643 e 61/824.699 são incorporadas no presente documento por referência. ANTECEDENTES [0002] É desejável produzir aços com características de alta resistência e boa maleabilidade. Entretanto, a produção comercial de aços que exibem tais características tem sido difícil devido a fatores tais como as conveniências de adições relativamente baixas de liga e limitações nas capacidades de processamento térmico de linhas de produção industrial. A presente invenção se refere a composições de aço e métodos de processamento para produção de aço que usa processos de galvanização por imersão a quente/recozimento após galvanização (HDG), de tal modo que o aço resultante exiba alta resistência e maleabilidade a frio.

SUMÁRIO [0003] O presente aço é produzido usando-se uma composição e um processo de HDG modificado que juntos produzem uma microestrutura resultante que consiste, geralmente, de martensita e austenita (entre outros constituintes). Para alcançar tal microestrutura, a composição inclui determinadas adições de liga e os processos de HDG incluem deteas modificações de processo, todas as quais são,

Petição 870190098481, de 02/10/2019, pág. 10/41

2/25 pelo menos parcialmente, relacionadas ao acionamento da transformação de austenita em martensita seguido por uma estabilização parcial de austenita à temperatura ambiente.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [0004] As figuras anexas, que são incorporadas na e constituem uma parte dessa especificação, ilustram as modalidades, e juntamente com a descrição geral dada abaixo e a descrição detalhada das modalidades determinada abaixo servem para explicar os princípios da presente revelação.

[0005] A Figura 1 retrata uma vista esquemática de um perfil de temperatura de HDG com uma etapa de partição realizada após a galvanização/recozimento após galvanização.

[0006] A Figura 2 retrata uma vista esquemática de um perfil de temperatura de HDG com uma de partição realizada durante a galvanização/recozimento após galvanização.

[0007] A Figura 3 retrata uma plotagem de uma modalidade com a dureza Rockwell plotada contra a taxa de resfriamento.

[0008] A Figura 4 retrata uma plotagem de outra modalidade com a dureza Rockwell plotada contra taxa de resfriamento.

[0009] A Figura 5 retrata uma plotagem de outra modalidade com a dureza Rockwell plotada contra a taxa de resfriamento.

[0010] A Figura 6 retrata seis micrografias de fotografia da modalidade da Figura 3 tiradas de amostras que são resfriadas em várias taxas de resfriamento.

[0011] A Figura 7 retrata seis micrografias de fotografia da modalidade da Figura 4 tiradas de amostras que são resfriadas em várias taxas de resfriamento.

[0012] A Figura 8 retrata seis micrografias de fotografia da modalidade da Figura 5 tiradas de amostras que são resfriadas em várias taxas de resfriamento.

Petição 870190098481, de 02/10/2019, pág. 11/41

3/25 [0013] A Figura 9 retrata uma plotagem de dados de tensão de uma função de temperatura de austenitização para diversas modalidades.

[0014] A Figura 10 retrata uma plotagem de dados de tensão de uma função de temperatura de austenitização para diversas modalidades.

[0015] A Figura 11 retrata uma plotagem de dados de tensão de uma função de temperatura de têmpera para diversas modalidades.

[0016] A Figura 12 retrata uma plotagem de dados de tensão de uma função de temperatura de têmpera para diversas modalidades. DESCRIÇÃO DETALHADA [0017] A Figura 1 mostra uma representeação esquemática do ciclo térmico usado para alcançar alta resistência e maleabilidade a frio em uma chapa de aço que tem uma determinada composição química (descrita em maiores detalhes abaixo). Em particular, a Figura 1 mostra uma galvanização por imersão a quente típica ou perfil térmico de recozimento após a galvanização 10 com modificações de processos mostrados com linhas tracejadas. Em uma modalidade, o processo geralmente envolve austenização seguida por um rápido resfriamento para uma temperatura de têmpera especificada para transformar, parcialmente, austenita em martensita, e a sustentação a uma temperatura elevada, uma temperatura de partição, para permitir a difusão do carbono fora de martensita e na austenita restante estabilizando-se, assim, a austenita à temperatura ambiente. Em algumas modalidades, o perfil térmico mostrado na Figura 1 pode ser usado com galvanização por imersão a quente contínua convencional ou linhas de reprodução de recozimento após a galvanização, embora tal linha de produção não seja exigida.

[0018] Conforme pode ser observado na Figura 1, a chapa de aço é primeiramente aquecida a uma temperatura de metal de pico 12. A temperatura de metal de pico 12 no exemplo ilustrado é mostrada como

Petição 870190098481, de 02/10/2019, pág. 12/41

4/25 sendo pelo menos acima da transformação temperatura de austenita Ai (por exemplo, a fase dupla, região de austenita + ferrita). Assim, na temperatura de metal de pico 12, pelo menos uma porção do aço será tranformada em austenita. Embora a Figura i mostre a temperatura de metal de pico 12 como sendo unicamente acima de A1, deve-se compreender que, em algumas modalidades, a temperatura de metal de pico também pode incluir temperaturas acima da temperatura em que a ferrita se transforma completamente em austenita A3 (por exemplo, a fase única, região de austenita).

[0019] Em seguida, a chapa de aço experimenta rápido resfriamento. À medida que a chapa de aço é resfriada, algumas modalidades podem incluir uma breve interrupção no resfriamento para galvanização ou recozimento após galvanização. Nas modalidades em que é usada galvanização, a chapa de aço pode manter brevemente uma temperatura constante 14 devido ao calor proveniente do banho de galvanização de zinco fundido. Ainda em outras modalidades, um processo de recozimento após galvanização pode ser usado e a temperatura de uma chapa de aço pode ser ligeiramente elevada a uma temperatura de recozimento após galvanização 16 em que o processo de recozimento pode ser realizado. Embora, em outras modalidades, a galvanização, ou processo de recozimento após a galvanização, possa ser inteiramente omitida e a chapa de aço possa ser continuamente resfriada.

[0020] Vê-se que o resfriamento rápido de uma chapa de aço continua abaixo da temperatura inicial de martensita Ms para a chapa de aço a uma temperatura de têmpera predeterminada 18. Deve-se compreender que a taxa de resfriamento para Ms pode ser alta o suficiente para transformar pelo menos algumas das austenitas formadas na temperatura de metal de pico 12 em martensita. Em outras palavras, a taxa de resfriamento pode ser rápida o suficiente para

Petição 870190098481, de 02/10/2019, pág. 13/41

5/25 transformar austenita em martensita em vez de outros constituintes não martensítico, tais como ferrita, perlita ou bainita que transformam a taxas de resfriamento relativamente baixas.

[0021] Conforme é mostrado na Figura 1, a temperatura de têmpera é abaixo de Ms. A diferença entre a temperatura de têmpera 18 e o Ms pode variar, dependendo da composição individual da chapa de aço que é usada. Entretanto, em muitas modalidades, a diferença entre a temperatura de têmpera 18 e Ms pode ser suficientemente grande para formar uma quantidade adequada de martensita para agir como uma fonte de carbono para estabilizar a austenita e evitar a criação excessiva de martensita “fresca” após o resfriamento final. De modo adicional, a temperatura de têmpera 18 pode ser suficientemente alta para evitar consumir muita austenita durante a têmpera inicial (por exemplo, para evitar o enriquecimento excessivo de austenita maior do que o exigido para estabilizar a austenita para a modalidade dada).

[0022] Em muitas modalidades, a temperatura de têmpera 18 pode variar de aproximadamente 191 °C a aproximadamente 281 °C, embora tal limitação não seja exigida. De modo adicional, a temperatura de têmpera 18 pode ser calculada para uma composição de aço dada. Para tal cálculo, a temperatura de têmpera 18 corresponde à austenita retida que tem uma temperatura de Ms de temperatura ambiente após a partição. Os métodos para calcular a temperatura de têmpera 18 são conhecidos na técnica e descritos em J. G. Speer, A. M. Streicher, D. K. Matlock, F. Rizzo, e G. Krauss, “Quenching And Partitioning: A Fundamentally New Process to Create High Strength Trip Sheet Microstructures,” Austenite Formation and Decomposition, páginas. 505 a 522, 2003; e A. M. Streicher, J. G. J. Speer, D. K. Matlock, e B. C. De Cooman, “Quenching and Partitioning Response of a Si-Added TRIP Sheet Steel,” em Proceedings of the International Conference on Advanced High Strength Sheet Steels for Automotive Applications,

Petição 870190098481, de 02/10/2019, pág. 14/41

6/25

2004, a matéria à qual é incorporada a título de referência no presente documento.

[0023] A temperatura de têmpera 18 pode ser suficientemente baixa (em relação à Ms) para formar uma quantidade adequada de martensita para agir como uma fonte de carbono para estabilizar a austenita e evitar a criação excessiva de martensita “fresca” após a têmpera final. De modo alternativo, a temperatura de têmpera 18 pode ser suficientemente alta para evitar consumir muita austenita durante a têmpera inicial e criar uma situação em que o enriquecimento de carbono potencial da austenita retida seja maior que aquele exigido para estabilização de austenita à temperatura ambiente. Em algumas modalidades, uma temperatura de têmpera adequada 18 pode corresponder à austenita retida que tem uma temperatura de Ms de temperatura ambiente após a partição. Speer e Streicher et al. (acima) forneceram cálculos que fornecem diretrizes para explorar opções de processamento que podem resultar em microestruturas desejáveis. Tais cálculos pressupõem partição total idealizada, e podem ser realizados f _1_ _e-l.lx10-²(at) aplicando-se Koistinen-Marburger (KM) duas vezes () primeiramente para a têmpera inicial para temperatura de têmpera 18 e depois para a têmpera final à temperatura ambiente (conforme descrito mais abaixo). A temperatura de Ms na expressão KM pode ser estimada usando-se fórmulas empíricas com base em química de austenita (tal como aquela de expressão linear de Andrew):

Ms(°C) = 539 - 423C - 30.4Mn - 7.5 Si + 30Al [0024] O resultado dos cálculos descritos por Speer et al. podem indicar uma temperatura de têmpera 18 que pode levar a uma quantidade máxima de austenita retida. Para as temperaturas de têmpera 18 acima da temperatura que tem uma quantidade máxima de austenita retida, frações significativas de austenita estão presentes após a têmpera inicial; entretanto, não há martensita o suficiente para

Petição 870190098481, de 02/10/2019, pág. 15/41

7/25 agir como uma fonte de carbono para estabilizar essa austenita. Portanto, para as temperaturas de têmpera, quantidades aumentadas de martensita fresca se formam durante a têmpera final. Para as temperaturas de têmpera abaixo da temperatura que tem a quantidade máxima de austenita retida, uma quantidade insatisfatória de austenita pode ser consumida durante a têmpera inicial e pode haver um excesso de quantidade de carbono que pode particionar da martensita.

[0025] Uma vez que a temperatura de têmpera 18 á alcançada, a temperatura de uma chapa de aço é ou aumentada em relação à temperatura de têmpera ou mantida na temperatura de têmpera por um determinado período de tempo. Em particular, esse estágio pode ser referido como o estágio de partição. Em tal estágio, a temperatura de uma chapa de aço é, pelo menos, mantida na temperatura de têmpera para permitir a difusão de carbono a partir de martensita formada durante o resfriamento rápido e em qualquer austenita remanescente. Tal difusão pode permitir que a austenita remanescente seja estável (ou metaestável) à temperatura ambiente, aprimorando, assim, as propriedades mecânicas de uma chapa de aço.

[0026] Em algumas modalidades, a chapa de aço pode ser aquecida acima de Ms a uma temperatura de partição relativamente alta 20 e, em seguida, conservada na alta temperatura de partição 20. Uma variedade de métodos pode ser utilizada para aquecer a chapa de aço durante esse estágio. Apenas a título de exemplo, a chapa de aço pode ser aquecida usando-se aquecimento por indução, aquecimento por meio de maçarico e/ou semelhantes. De modo alternativo, em outras modalidades, a chapa de aço pode ser aquecida, mas a uma temperatura de partição mais baixa, diferente 22 que está ligeiramente abaixo de Ms. A chapa de aço pode, então, ser da mesma forma conservada na partição temperada mais baixa 22 por um determinado período de tempo. Em ainda uma terceira modalidade alternativa, outra

Petição 870190098481, de 02/10/2019, pág. 16/41

8/25 temperatura de partição alternativa 24 pode ser usada, em que a chapa de aço é meramente mantida na temperatura de têmpera. Evidentemente, qualquer outra temperatura de partição adequada pode ser usada, conforme será evidente para as pessoas com habilidade comum na técnica em vista dos ensinamentos no presente documento. [0027] Após a chapa de aço ter alcançado a temperatura de partição desejada 20, 22, 24, a chapa de aço é mantida na temperatura de partição desejada 20, 22, 24 por um tempo suficiente para permitir a partição de carbono de martensita em austenita. A chapa de aço pode, então, ser resfriada à temperatura ambiente.

[0028] A Figura 2 mostra uma modalidade alternativa do ciclo térmico descrito acima em relação à Figura 1 (com um ciclo térmico de galvanização/recozimento após galvanização típico mostrado com uma linha sólida 40 e partidas do típico mostrado com uma linha tracejada). Em particular, como com o processo da Figura 1, a chapa de aço é primeiramente aquecida a uma temperatura de metal de pico 42. A temperatura de metal de pico 42 na modalidade ilustrada é mostrada como sendo pelo menos acima de Ai. Assim, na temperatura de metal de pico 42, pelo menos uma porção de uma chapa de aço será transformada em austenita. Evidentemente, como o processo da Figura 1, a presente modalidade também pode incluir uma temperatura de metal de pico no excesso de A3.

[0029] Em seguida, a chapa de aço pode ser rapidamente temperada 44. Deve-se compreender que a têmpera 44 pode ser rápida o suficiente para iniciar a transformação de algumas das austenitas formadas na temperatura de metal de pico 42 em martensita, evitando, assim, transformação excessiva em constituintes de não martensítico, tais como ferrita, perlita, banite e/ou semelhantes.

[0030] A têmpera 44 pode, então, ser cessada na temperatura de têmpera 46. Como o processo da Figura 1, a temperatura de têmpera

Petição 870190098481, de 02/10/2019, pág. 17/41

9/25 é abaixo de Ms. Evidentemente, a quantidade abaixo Ms pode variar dependendo do material usado. Entretanto, conforme descrito acima, em muitas modalidades a diferença entre a temperatura de têmpera 46 e Ms pode ser suficientemente grande para formar uma quantidade adequada de martensita e ainda ser suficientemente baixa para evitar o consumo demasiado de austenita.

[0031] A chapa de aço é, então, subsequentemente reaquecida 48 a uma temperatura de partição 50, 52. Ao contrário do processo da Figura 1, a temperatura de partição 50, 52 na presente modalidade pode ser caracterizada pela temperatura de banho de zinco por galvanização ou recozimento (se for usada galvanização ou recozimento após a galvanização). Por exemplo, nas modalidades em que a galvanização é usada, a chapa de aço pode ser reaquecida à temperatura de banho de galvanização 50 e, subsequentemente, conservada lá durante a duração do processo de galvanização. Durante o processo de galvanização, pode ocorrer partição similar à partição descrita acima. Assim, a temperatura de banho de galvanização 50 tembém pode funcionar como a temperatura de partição 50. Da mesma forma, nas modalidades em que o recozimento é usado, o processo pode ser substancialmente o mesmo com a exceção de um banho/temperatura de partição mais elevado 52.

[0032] Finalmente, permite-se que a chapa de aço resfrie 54 à temperatura ambiente, em que pelo menos algumas austenitas podem ser estáveis (ou metaestáveis) da etapa de partição descrita acima.

[0033] Em algumas modalidades, a chapa de aço pode incluir determinadas adições de liga para aprimorar a propensão da chapa de aço de formar uma microestrutura essencialmente austenítica e martensítica e/ou para aprimorar as propriedades mecânicas de uma chapa de aço. As composições adequadas de uma chapa de aço podem incluir um ou mais dos seguintes, em porcentagem de peso: 0,15 a 0,4%

Petição 870190098481, de 02/10/2019, pág. 18/41

10/25 em carbono, 1,5 a 4% em manganês, 0 a 2% em silício ou alumínio ou alguma combinação dos mesmos, 0 a 0,5% em molibdênio, 0 a 0,05% em nióbio, outros elementos acidentais, o saldo sendo ferro.

[0034] Além disso, em outras modalidades, as composições adequadas de uma chapa de aço podem incluir um ou mais dos seguintes, em porcentagem de peso: 0,15 a 0,5% em carbono, 1 a 3% em manganês, 0 a 2% em silício ou alumínio ou alguma combinação dos mesmos, 0 a 0,5% em molibdênio, 0 a 0,05% em nióbio, outros elementos acidentais, e sendo ferro o equilíbrio. De modo adicional, outras modalidades podem incluir, adições de vanádio e/ou titânio além de, ou em lugar de nióbio, embora tais adições sejam inteiramente opcionais.

[0035] Em algumas modalidades, o carbono pode ser usado para estabilizar austenita. Por exemplo, carbono aumento pode diminuir a temperatura de Ms, diminuir a temperatura de transformação para outros constituintes de não martensítico (por exemplo, bainita, ferrita, perlita), e aumentar o tempo exigido para formar produtos não martensítico. De modo adicional, as adições de carbono podem aprimorar a temperabilidade do material, retendo, assim, a formação de constituintes de não martensítico próxima ao núcleo do material, em que as taxas de resfriamento podem ser localmente abaixadas. Entretanto, deve-se compreender que as adições de carbono que podem ser limitadas como adições de carbono significativas podem levar a efeitos prejudiciais na soldabilidade.

[0036] Em algumas modalidades, o manganês pode fornecer estabilização adicional de austenita reduzindo-se as temperaturas de transformação de outros constituintes de não martensítico, conforme descrito acima. O manganês pode, adicionalmente, aperfeiçoar a propensão de uma chapa de aço para formar uma microestrutura essencialmente austenítica e martensítica através do aumento de

Petição 870190098481, de 02/10/2019, pág. 19/41

11/25 temperabilidade.

[0037] Em outras modalidades, o molibdênio pode ser usado para aumentar o enrijecimento.

[0038] Em outras modalidades, o silício e/ou alumínio pode ser fornecido para reduzir a formação de carburetos. Deve-se compreender que uma redução na formação de carbureto pode ser desejável em algumas modalidades, devido ao fato de que a presença de carburetos pode diminuir os níveis de carbono disponíveis para difusão na austenita. Assim, as adições de silício e/ou alumínio podem ser usadas para estabilizar, adicionalmente, austenita à temperatura ambiente.

[0039] Em algumas modalidades podem ser usados níquel, cobre, e cromo para estabilizar austenita. Por exemplo, tais elementos podem levar a uma redução na temperatura de Ms. De modo adicional, o níquel, o cobre, e o cromo podem adicionalmente aumentar a temperabilidade de uma chapa de aço.

[0040] Em algumas modalidades, o nióbio (ou outros elementos de microliga, tais como titânio, vanádio e/ou semelhantes) pode ser usado para aumentar as propriedades mecânicas de uma chapa de aço. Por exemplo, o nióbio pode aumentar a resistência de uma chapa de aço através de fixação de limite de grão resultante de formação de carbureto.

[0041] Em outras modalidades, podem ser feitas as variações nas concentrações de elementos e nos elementos particulares selecionados. Evidentemente, quando tais variações são feitas, devese compreender que tais variações podem ter um efeito desejável ou indesejável na microestrutura de chapa de aço e/ou propriedades mecânicas, de acordo com as propriedades descritas acima para cada adição de liga determinada.

EXEMPLO 1 [0042] As modalidades de uma chapa de aço foram feitas com as

Petição 870190098481, de 02/10/2019, pág. 20/41

12/25 composições apresentadas na Tabela 1 abaixo.

[0043] Os materiais foram processados em equipamento de laboratório, de acordo com os parâmetros seguintes. Cada amostra foi submetida a tratamentos em Gleeble 1500 usando-se garras tipo cunha resfriada de cobre e a fixação de garra de cavidade. As amostras foram austenitizadas a 1100 °C e, então, resfriadas à temperatura ambiente em várias taxas de resfriamento entre 1 a 100 °C/s.

TABELA 1 COMPOSIÇÕES QUÍMICAS EM PESO %

ID	Descrição	Al	C	Co	Cr	Cu	Mn	Mo
V4037	Material de laboratório	1,41	0,19	-	0,01	<0,003	1,54	<0,003
V4038	Material de laboratório	1,29	0,22	-	0,20	<0,003	1,68	<0,003
V4039	Material de laboratório	<0,003	0,20	<0,002	0,01	<0,002	2,94	<0,002

TABELA 1 -continuação-

ID	Descrição	Nb	Ni	P	Si	Sn	Ti	V	W
V403	Material	de	<0,00	<0,00	<0,00	0,1	<0,00	0,0	<0,00
7	laboratório		3	3	3	1	3	1	3
V403	Material	de	0,02	<0,00	0,02	0,0	<0,00	0,0	<0,00
8	laboratório		3	1	3	1	3
V403	Material	de	0,00	<0,00	0,00	1,5	<0,00	0,0	<0,00	0,0
9	laboratório		2	7	2	1	2	0
EXEM	PLO 2

[0044] A dureza Rockwell de cada uma dentre as composições de aço descritas no exemplo 1 e Tabela 1 acima foi feita sobre a superfície de cada amostra. Os resultados dos testes são plotados nas Figuras de 3 a 5 com a dureza Rockwell plotada como uma função de taxa de resfriamento. A média de pelo menos sete medidas é mostrada para cada ponto de dados. As composições V4037, V4038 e V4039 correspondem às Figuras 3, 4, e 5, respectivamente.

Petição 870190098481, de 02/10/2019, pág. 21/41

13/25

EXEMPLO 3 [0045] As micrografias ópticas de luz foram tiradas no sentido longitudinal através de direção de espessura próximas ao centro de cada amostra para cada uma dentre as composições do exemplo 1. Os resultados desses testes são mostrados nas Figuras de 6 a 8. As composições V4037, V4038, e V4039 correspondem às Figuras 6, 7, e 8, respectivamente. De modo adicional, as Figuras de 6 a 8 contêm, cada uma, seis micrografias para cada composição em que cada micrografia representa uma amostra submetida a uma taxa de resfriamento diferente.

EXEMPLO 4 [0046] Uma taxa de resfriamento crítica para cada uma dentre as composições do exemplo 1 foi estimada usando-se os dados dos exemplos 2 e 3, de acordo com o procedimento descrito no presente documento. A taxa de resfriamento crítica no presente documento se refere à taxa de resfriamento exigida para formar martensita e evitar a formação de produtos de transformação não martensíticos. Os resultados desses testes são como se segue:

V4037: 70°C/s

V4038: 75°C/s

V4039: 7°C/s

EXEMPLO 5 [0047] As modalidades de uma chapa de aço foram feitas com as composições apresentadas na Tabela 2 abaixo.

[0048] Os materiais foram processados através de derretimento, de laminação a quente, e de laminação a frio. Os materiais foram, então, submetidos aos testes descritos em maiores detalhes abaixo nos exemplos de 6 a 7. Todas as composições listadas na Tabela 2 eram destinadas para uso com o processo descrito acima em relação à Figura 2, com exceção de V4039, que era destinado para uso com o processo

Petição 870190098481, de 02/10/2019, pág. 22/41

14/25 descrito acima em relação à Figura 1. O aquecimento V4039 tinha uma composição destinada a fornecer temperabilidade mais alta conforme exigido pelo perfil térmico descrito acima em relação à Figura 1. Como resultado, V4039 foi submetida a recozimento a 600 °C por 2 horas em atmosfera de H2 a 100% após laminação a quente, mas antes da laminação a frio. Todos os materiais foram reduzidos durante a laminação a frio a aproximadamente 75% para 1 mm. Os resultados para algumas das composições de material apresentadas na Tabela 2 após a laminação a quente e a laminação a frio são mostrados nas Tabelas 3 e 4, respectivamente.

Petição 870190098481, de 02/10/2019, pág. 23/41

TABELA 2 COMPOSIÇÕES QUÍMICAS EM PESO.

Aquecimento	Descrição	C	Mn	Si	Al	Mo	Cr	Nb	B
V4037	Material de laboratório	0,19	1,54	0,11	1,41	0	0,009	0	0,0007
V1307	Material de laboratório	0,19	1,53	1,48	0,041	0	0	0	0,0005
V4063	Material de laboratório	0,19	1,6	0,11	1,34	0	0,003	0	0,0007
V4038	Material de laboratório	0,22	1,68	0,007	1,29	0	0,2	0,021	0,0008
V4039	Material de laboratório	0,2	2,94	1,57	<0,030	<0,002	0,005	0,002	N/R
A1305	Material de laboratório	0,2	2,94	1,57	0	0	0	0	0,0006
V4107	Material de laboratório	0,18	4,03	1,63	0,005	0	0	0	0,0008
V4108	Material de laboratório	0,18	5,06	1,56	0,004	0	0	0	0,0009
V4060	Material de laboratório	0,4	1,2	1,97	0,003	0	0,19	0,007	0,0005
V4061	Material de laboratório	0,41	1,2	0,98	0,003	0	0,003	0	0,0004
V4062	Material de laboratório	0,39	1,18	0,012	1,16	0	0,003	0	0,0007
V4078-1	Material de laboratório	0,2	1,67	0,1	1,41	0,28	0,003	<0,003	0,0007
V4078-2	Material de laboratório	0,2	1,67	0,1	1,41	0,27	<0,003	0,051	0,0007
V4078-1	Material de laboratório	0,19	1,94	0,098	1,43	<0,003	<0,003	<0,003	0,0007
V4078-2	Material de laboratório	0,19	1,96	0,099	1,41	<0,003	<0,003	0,051	0,0007

15/25

Petição 870190098481, de 02/10/2019, pág. 24/41

TABELA 3 - DADOS DE TENSÃO, PÓS-LAMINAÇÃO A QUENTE.

Aquecimento	YPE (%)	YS superior	YS inferior	Deslocamento de 0,2% em limite elástico	UTS MPa	ksi	Alongamento total (2”)	Alongamento uniforme %	Dureza HRA
MPa	ksi	MPa	ksi	MPa	ksi
V4063	0	N/A	N/A	N/A	N/A	375	54	652	95	26	15	53
0	N/A	N/A	N/A	N/A	380	55	648	94	26	15	53
V4039*	0	N/A	N/A	N/A	N/A	640	93	1085	157	14	9	67
V4039* (recozido)	0	N/A	N/A	N/A	N/A	603	88	748	109	20	10	61
V4060	0,6	645	94	637	92	633	92	883	128	20	11	63
0,5	610	89	605	88	611	89	876	127	22	12	61
V4061	0	N/A	N/A	N/A	0	496	72	790	115	22	11	60
0	N/A	N/A	N/A	0	507	74	799	116	20	11	60
V4062	1,1	507	74	501	73	506	73	712	103	26	12	60
0,7	505	73	502	73	502	73	713	103	24	12	57
V4078-1	0,8	427	62	416	60	425	62	594	86	32	18	51
V4078-2	0,6	525	76	519	75	525	76	685	99	21	15	56
V4049-1	1,8	364	53	361	52	361	52	544	79	30	17	48
V4079-2	1,2	497	72	481	70	489	71	639	93	24	13	52

16/25 *Teste de tensão realizado na direção transversal para V4039

Petição 870190098481, de 02/10/2019, pág. 25/41

TABELA 4 - DADOS DE TENSÃO, PÓS-LAMINAÇÃO A FRIO

Aquecimento	Deslocamento de 0,2% em limite elástico	UTS	Alongamento total (2”) %	Alongamento uniforme %	Dureza HRA
MPa	ksi	MPa	ksi
V4037	927	134	971	141	4,8	1,4	64
V4063	1.046	152	1.101	160	2,4	1,3	65
V4038	1.001	145	1.054	153	5,5	1,6	65
V4039	1.149	167	1.216	176	4,4	1,5	68
V4060	1.266	184	1.393	202	5,4	1,9	69
V4061	1.187	172	1.279	186	4,3	1,7	68
V4062	1.111	161	1.185	172	4,3	1,7	66
V4078-1	1.047	152	1.105	160	3,6	1,4	65
V4078-2	1.154	167	1.209	175	4,2	1,4	66
V4079-1	932	135	975	141	4,6	1,4	64
V4079-2	1.034	150	1.078	156	3,9	1,3	66

17/25

Petição 870190098481, de 02/10/2019, pág. 26/41

18/25

EXEMPLO 7 [0049] As composições do exemplo 5 foram submetidas à dilatometria Gleeble. A dilatometria Gleeble foi realizada no vácuo usando amostras de 101,6 x 25,4 x 1 mm com a dilatação de medição de calibre de tensão c na direção de 25,4 mm. Foram geradas plotagens da dilatação versus temperatura resultante. Os segmentos em linha foram ajustados aos dados dilatométricos e ao ponto em que os dados dilatométricos desviados do comportamento linear foram considerados como a temperatura de transformação de interesse (por exemplo, A1, A3, Ms). As temperaturas de transformação resultantes são tabuladas na Tabela 5.

[0050] Os métodos Gleeble também foram usados para medir uma taxa de resfriamento crítica para cada uma dentre as composições do exemplo 5. O primeiro método utiliza dilatometria Gleeble, conforme descrito acima. O segundo método utiliza medição de dureza Rockwell. Em particular, após as amostras serem submetidas aos testes em uma faixa de taxas de resfriamento, as medições de dureza Rockwell foram feitas. Assim, as medições de dureza Rockwell foram feitas para cada composição de material com uma medição de dureza para uma faixa de taxas de resfriamento. Uma comparação foi feita, então, entre as medições de dureza Rockwell de uma determinada composição em cada taxa de resfriamento. Os desvios de dureza Rockwell de 2 pontos HRA foram considerados significativos. A taxa de resfriamento crítica para evitar produto de transformação não martensítico foi considerada a mais alta taxa de resfriamento para as quais a dureza foi mais baixa que 2 pontos de HRA que a dureza máxima. As taxas de resfriamento críticas resultantes também são tabuladas na Tabela 5 para algumas das composições listadas no exemplo 5.

TABELA 5 - TEMPERATURA DE TRANSFORMAÇÃO E TAXA DE RESFRIAMENTO CRÍTICA DE DILATOMETRIA GLEEBLE

Petição 870190098481, de 02/10/2019, pág. 27/41

19/25

Aquecimento	Ai (°C)	A3 (°C)	M_s (°C)	Taxa de resfriamento crítica (°C/s)
Dialtrometria Gleeble	Gleeble/ Dureza
V4037	737	970	469	Inconclusivo	65
V4063	720	975	425	70	-
V4038	791	980	441	-	65
V4039	750	874	394	<10	6
V4060	725	975	325	30	-
V4061	675	900	325	40	55
V4062	700	975	375	30	-
V4078-1	750	925	450	40	55
V4078-2	790	980	425	40	-
V4079-1	800	1.000	430	40	-
V4079-2	750	990	425	40	-

EXEMPLO 8 [0051] As composições do exemplo 5 foram usadas para calcular a temperatura de têmpera e um máximo teórico de austenita retida. Os cálculos foram realizados usando-se os métodos de Speer et al., descritos acima. Os resultados dos cálculos são tabulados abaixo na Tabela 6 para algumas das composições listadas no exemplo 5.

TABELA 6 - TEMPERATURA DE TÊMPERA E MÁXIMO TEÓRICO DE AUSTENITA RETIDA

Aquecimento	QT (°C)	f(Y) Máximo teórico
V4037	281	0,15
V4063	278	0,15
V4038	270	0,18
V4039	203	0,2
V4060	191	0,35
V4061	196	0,36

Petição 870190098481, de 02/10/2019, pág. 28/41

20/25

V4062	237	0,31
V4078-1	276	0,16
V4078-2	276	0,16
V4079-1	273	0,16
V4079-2	272	0,16

EXEMPLO 9 [0052] As amostras das composições do exemplo 5 foram submetidas aos perfis térmicos mostrado nas Figuras 1 e 2 com temperatura de metal de pico e temperatura de têmpera variada entre as amostras de uma determinada composição. Conforme descrito acima, apenas a composição V4039 foi submetida ao perfil térmico mostrado na Figura 1, enquanto todas as outras composições foram submetidas ao ciclo térmico mostrado na Figura 2. Para cada amostra foram consideradas as medições de força de tensão. As medições de tensão resultantes são plotadas nas Figuras de 9 a 12. Em particular, as Figuras de 9 a 10 mostram dados de força de tensão plotados contra temperatura de austenização e as Figuras de 11 a 12 mostram dados de força de tensão plotados contra a temperatura de têmpera. De modo adicional, quando os ciclos térmicos foram realizados usando os métodos Gleeble, tais pontos de dados são indicados com “Gleeble.” De modo similar, quando os ciclos térmicos foram realizados usando banho de sal, tais pontos de dados são indicados com “sal”.

[0053] De modo adicional, medições de tensão similares para cada composição listada no exemplo 5 (quando disponíveis) são tabuladas na Tabela 7, mostrada abaixo. Os tempos de partição e temperaturas são mostrados apenas a título de exemplo, em outras modalidades os mecanismos (tais como partição de carbono e/ou transformações de fase) ocorrem durante aquecimento e resfriamento não isotérmico para ou a partir do estado de temperatura de partição que também pode contribuir para as propriedades materiais finais.

Petição 870190098481, de 02/10/2019, pág. 29/41

TABELA 7 - DADOS DE TENSÃO, PÓS-PARTIÇÃO

Aquecimento	Temperatura de metal de pico (°C)	Temperatura de tempera (°C)	Temperatura de partição (°C)	Tempo de partição (s)	0,2% em Limite de força	Força de tensão final	Alongamento total (%)	TE x UTS (Mpa x %)
V1307	800	250	466	30	419	818	27	22.424
800	250	466	30	416	807	28	22.345
850	250	466	30	553	862	25	21.805
850	250	466	30	535	847	25	21.336
900	250	466	30	548	854	24	20.144
800	250	400	30	445	898	22	19.675
900	250	466	30	566	856	23	19.594
800	250	400	30	432	889	22	19.478
V4060	800	160	466	15	746	1.317	23	29.630
800	200	466	15	716	1.332	19	25.309
800	250	466	15	718	1.403	18	25.115
800	200	466	15	632	1.309	19	24.746
800	250	466	15	701	1.379	18	24.407
800	160	466	15	845	1.311	18	23.986
850	250	466	15	891	1.291	18	23.749
850	250	466	15	735	1.223	19	23.729

21/25

Petição 870190098481, de 02/10/2019, pág. 30/41

Aquecimento	Temperatura de metal de pico (°C)	Temperatura de tempera (°C)	Temperatura de partição (°C)	Tempo de partição (s)	0,2% em Limite de força	Força de tensão final	Alongamento total (%)	TE x UTS (Mpa x %)
V4037	850	300	466	15	443	657	32	20.763
921	200	466	30	325	612	34	20.633
850	250	466	15	405	696	30	20.543
921	300	466	30	380	591	34	20.090
921	356	466	30	386	592	34	20.078
921	400	466	30	388	588	34	19.937
940	200	466	30	362	598	33	19.906
850	200	466	15	427	687	28	19.022
940	200	466	30	353	592	32	18.989
980	200	466	30	341	612	31	18.897
900	300	466	15	493	727	26	18.767
850	200	466	15	447	702	27	18.600
850	300	466	15	404	678	27	18.435
980	200	466	30	347	611	30	18.387
940	200	466	30	330	548	33	18.253
980	200	466	30	345	612	29	17.939
V4038	850	300	466	15	481	754	26	19.536

22/25

Petição 870190098481, de 02/10/2019, pág. 31/41

Aquecimento	Temperatura de metal de pico (°C)	Temperatura de tempera (°C)	Temperatura de partição (°C)	Tempo de partição (s)	0,2% em Limite de força	Força de tensão final	Alongamento total (%)	TE x UTS (Mpa x %)
	918	400	466	30	377	681	27	18.461
918	286	466	30	357	695	26	18.348
918	200	466	30	363	697	26	18.193
918	300	466	30	354	696	26	17.949
850	300	466	15	457	773	23	17.777
V4039	800	250	400	60	821	1.299	15	19.225
800	250	400	60	821	1.298	15	18.945
900	250	400	60	923	1.273	15	18.593
850	250	400	60	874	1.278	14	18.142
900	250	400	60	913	1.258	14	17.984
V4060	800	160	466	15	746	1.317	23	29.630
800	200	466	15	716	1.332	19	25.309
800	250	466	15	718	1.403	18	25.115
800	200	466	15	632	1.309	19	24.746
800	250	466	15	701	1.379	18	24.407
800	160	466	15	845	1.311	18	23.986
850	250	466	15	891	1.291	18	23.749

23/25

Petição 870190098481, de 02/10/2019, pág. 32/41

Aquecimento	Temperatura de metal de pico (°C)	Temperatura de tempera (°C)	Temperatura de partição (°C)	Tempo de partição (s)	0,2% em Limite de força	Força de tensão final	Alongamento total (%)	TE x UTS (Mpa x %)
	850	250	466	15	735	1.223	19	23.729
800	200	466	30	942	1.319	17	22.422
850	200	466	15	695	1.222	16	19.070
V4061	750	250	466	15	553	985	20	19.902
750	250	466	15	581	918	21	18.996
V4062	750	200	466	15	478	813	23	18.778
750	250	466	15	480	816	22	17.944
750	200	466	15	536	790	23	17.936
V4107	850	250	400	60	776	1.382	13	17.824
V4108	900	250	400	60	923	1642	11	17.401
850	250	400	60	952	1620	11	17.337
V4078-1	850	300	466	15	448	783	24	19.016
850	300	466	15	492	761	24	17.888
V4078-2	900	250	466	30	713	843	21	17.946
850	300	466	15	689	859	20	17.525
850	300	466	15	671	871	20	17.503

24/25

Petição 870190098481, de 02/10/2019, pág. 33/41

25/25 [0054] Deve-se compreender que várias modificações podem ser feitas a essa invenção sem se afastar do espírito e do escopo da mesma. Portanto, os limites dessa invenção devem ser determinados a partir das reivindicações anexas.

Petição 870190098481, de 02/10/2019, pág. 34/41

1/2

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para processamento de uma chapa de aço, a chapa de aço compreendendo os seguintes elementos em porcentagem em peso:

0,15 a 0,5% de carbono;

1 a 3% de manganês;
2% ou menos de silício, alumínio, ou uma combinação dos mesmos;

0,5% ou menos de molibdênio;

0,05% ou menos de pelo menos um de nióbio, titânio, e vanádio; e o saldo sendo ferro e outras impurezas incidentais; ou

0,15 a 0,4% de carbono;

1,5 a 4% de manganês;

2% ou menos de silício, alumínio, ou uma combinação dos mesmos;

0,5% ou menos de molibdênio;

0,05% ou menos de pelo menos um de nióbio, titânio, e vanádio; e o saldo sendo ferro e outras impurezas incidentais;

sendo o referido método, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:

(a) aquecer a chapa de aço a uma primeira temperatura (T1), em que T1 está, pelo menos, acima da temperatura em que a chapa de aço se transforma em austenita e ferrita;

(b) resfriar a chapa de aço a uma segunda temperatura (T2) através do resfriamento a uma taxa de resfriamento, em que T2 está abaixo da temperatura inicial de martensita (Ms), em que a taxa de resfriamento é suficientemente rápida para transformar austenita em martensita, em que a taxa de resfriamento é definida para a composição

Petição 870190098481, de 02/10/2019, pág. 35/41

2/2 selecionada da chapa de aço através de uma taxa de resfriamento crítica que resulte numa dureza da chapa de aço à temperatura ambiente superior a 2 HRA abaixo de uma dureza máxima à temperatura ambiente da chapa de aço;

(c) reaquecer a chapa de aço a uma temperatura de partição, em que a temperatura de partição é suficiente para permitir a difusão de carbono dentro da estrutura da chapa de aço;

(d) estabilizar a austenita através da sustentação da chapa de aço na temperatura de partição por um tempo de sustentação, em que o tempo de sustentação é de um período de tempo suficiente para permitir a difusão de carbono de martensita para austenita;

(e) submeter a chapa de aço a galvanização por imersão a quente ou recozimento após galvanização, durante a etapa de estabilização da austenita; e (f) resfriar a chapa de aço à temperatura ambiente.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a galvanização por imersão a quente ou recozimento após galvanização ocorre acima de Ms.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a temperatura de partição é acima de Ms.

Petição 870190098481, de 02/10/2019, pág. 36/41

Temperatura

1/11