BR112015032233B1

BR112015032233B1 - Folha de aço e método de fabricação de folha de aço

Info

Publication number: BR112015032233B1
Application number: BR112015032233-6A
Authority: BR
Inventors: Franco Del Frate; Jean-Michel Mataigne; Jonas Staudte; Astrid Perlade; Ian Alberto Zuazo-Rodriguez
Original assignee: ArcelorMittal Investigación y Desarrollo, S.L.
Priority date: 2013-07-04
Filing date: 2014-07-03
Publication date: 2019-10-15
Also published as: JP2016529392A; BR112015032233A2; US20160194739A1; JP6404917B2; US10400315B2; CA2915776A1; CN105358719B; RU2648722C2; ES2641853T3; MA38660B1; HUE035159T2; CN105358719A; CA2915776C; RU2016103568A; KR20160027105A; EP3017073B1; MX2015017874A; EP3017073A1; WO2015001414A1; KR101852277B1

Abstract

resumo folhas de aço, métodos de fabricação de folhas de aço e veículo a presente invenção refere-se a uma folha de aço laminado a frio e revestido por imersão a quente que apresenta resistência à tensão de mais de 1000 - 50xai mpa, alongamento uniforme de mais de 15% e baixa densidade. o aço compreende, em percentual em peso: 0,1 = c = 0,5%, 3,5 = mn = 10,0%, 0 = al = 9,0%, si = 5,0%, ti = 0,2%, v = 0,2%, nb = 0,2%, s = 0,004%, p = 0,025%, 0,5 = si+al = 9,0%, b = 0,0035, cr = 1%, em que o equilíbrio é fe e impurezas e a microestrutura que contém 25% a 90% de ferrite, 10% a 50% de austenita, capa precipita-se abaixo de 5% e martensita abaixo de 25%. o aço de acordo com a presente invenção apresenta a capacidade de ser revestido com o uso de oxidação total.

Description

Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se a folhas de aço laminado a frio que apresentam, ao mesmo tempo, altas propriedades mecânicas, boa capacidade de formação e boa capacidade de receber revestimento.

Antecedentes da Invenção [002] Particularmente, as mencionadas folhas de aço requerem resistência à tensão TS maior ou igual a 1000 - 50xAl MPa, alongamento uniforme UEI maior ou igual a 15%, expansão de orifício HE maior ou igual a 20% e uma superfície reativa que permite adesão por umedecimento e revestimento.

[003] Além disso, algumas realizações das mencionadas folhas de aço que contêm altas quantidades de silício ou alumínio podem ter baixa densidade e ser mais de 10% mais leves em comparação com os chamados Aços de Alta Resistência Avançados como conceitos Fase Dupla, múltiplas fases, bainítico ou TRIP (Plasticidade Induzida por Transformação).

[004] Na indústria automotiva em particular, há necessidade contínua de tornar os veículos mais leves e aumentar a segurança. Assim, foram propostas várias famílias de aços como os mencionados acima que oferecem vários níveis de resistência e formabilidade.

[005] Primeiramente, foram propostos aços que contêm elementos de microliga cujo endurecimento é obtido simultaneamente por meio de precipitação e refinamento do tamanho de grão. O desenvolvimento desses aços foi seguido pelos Aços de Alta Resistência Avançados mencionados acima.

[006] Para obter níveis ainda mais altos de resistência à tensão, foram desenvolvidos aços que exibem comportamento TRIP com combinações altamente vantajosas de propriedades (resistência à tensão/formabilidade). Estas propriedades são associadas à estrutura desses aços, que consiste de

Petição 870190089909, de 11/09/2019, pág. 13/46

2/28 uma matriz ferrítica que contém bainita e austenita residual. A austenita residual é estabilizada por meio da adição de silício ou alumínio, em que estes elementos retardam a precipitação de carburetos na austenita e na bainita. A presença de austenita residual fornece alta ductilidade a uma folha não deformada.

[007] Para atingir resistência à tensão ainda mais alta, ou seja, nível de mais de 800-1000 MPa, foram desenvolvidos aços multifase com estrutura predominantemente bainítica. Todavia, as propriedades de capacidade de formação e de expansão de orifícios são insuficientes para a próxima geração de partes automotivas.

[008] O Pedido de Patente Internacional WO 2009/142362 descreve uma folha de aço laminado a frio e uma folha de aço galvanizado por imersão a quente, que apresenta melhoria do atraso da resistência à fratura, resistência à tensão de 980 MPa ou mais e um alongamento de 28% ou mais ao adicionar-se uma quantidade adequada de Al para aumentar a estabilidade de austenita retida e resistência contra fratura atrasada em uma composição ideal que pode aumentar a quantidade de austenita retida. Em um ou mais aspectos do presente estado da técnica, são fornecidas uma folha de aço laminado a frio de alta resistência e uma folha de aço galvanizado, cada qual consistindo de 0,05 a 0,3% em peso de C, 0,3 a 1,6% em peso de Si, 4,0 a 7,0% em peso de Mn, 0,5 a 2,0% em peso de Al, 0,01 a 0,1% em peso de Cr, 0,02 a 0,1% em peso de Ni e 0,005 a 0,03% em peso de Ti, 5 a 30 ppm de B, 0,01 a 0,03% em peso de Sb, 0,008% em peso ou menos de S, equilíbrio de Fe e impurezas. Todavia, esses aços são de difícil revestimento devido ao alto teor de elementos de liga.

[009] O Pedido de Patente Internacional WO 2012/147898 destinase a fornecer aço de alta resistência com excelente expansão de orifício bem como estabilidade de propriedades de material e método de sua fabricação, a placa de aço de alta resistência com um TS de pelo menos 780 MPa e um TSxEL de pelo menos 22.000 MPa % em uma composição de aço com baixo teor de C.

Petição 870190089909, de 11/09/2019, pág. 14/46

3/28

O aço de alta resistência possui boa capacidade de formação e estabilidade de propriedades de material e possui composição de ingredientes que inclui, em termos de percentual em massa, 0,03%-0,25% C, 0,4%-2,5% Si, 3,5%-10,0% Mn, 0,1% ou menos P, 0,01% ou menos S, 0,01%-2,5% Al, 0,008% ou menos N e Si + Al pelo menos 1,0%, em que o restante é Fe e impurezas inevitáveis, a estrutura de aço possui, por razão em área, 30%-80% de ferrita, 0%-17% de martensita e, por razão em volume, 8% ou mais de austenita residual e o diâmetro médio de partícula cristalina da austenita residual é de 2 pm ou menos. Todavia, esses aços são de difícil revestimento devido ao alto teor de elementos de liga.

[0010] Eventualmente, o pedido de patente EP 2383353 descreve aço com um alongamento na quebra A80 de pelo menos 4% e resistência à tensão de 900-1500 MPa. Ele compreende ferro, impurezas inevitáveis e carbono (até 0,5%), manganês (4-12%), silício (até 1%), alumínio (até 3%), cromo (0,1-4%), cobre (até 2%), níquel (até 2%), nitrogênio (até 0,05%), fósforo (até 0,05%) e enxofre (até 0,01%) e, opcionalmente, até 0,5% de um ou mais elementos que compreendem vanádio, nióbio ou titânio. O produto de aço laminado plano feito de aço compreende 30-100% de martensita, martensita temperada ou bainita e quantidade residual de austenita. Todavia, esse aço apresentará baixos níveis de ductilidade, gerando baixa capacidade de formação da folha de aço obtida.

Descrição da Invenção [0011 ] A presente invenção destina-se a fornecer uma folha de aço laminado a frio que apresenta simultaneamente:

- resistência à tensão TS maior ou igual a 1000 - 50xAl MPa;

- alongamento uniforme UEI maior ou igual a 15%;

- expansão de orifício HE maior ou igual a 20%; e

- superfície reativa que permite adesão por umedecimento e

Petição 870190089909, de 11/09/2019, pág. 15/46

4/28 revestimento.

[0012] A presente invenção cobre, como primeiro objeto, uma folha de aço laminado a frio que compreende, em percentual em peso:

0,1 < C < 0,5%

3,5 < Mn < 10,0%

Al < 9,0%

Si < 5,0%

0,5 < Si+Al < 9,0%

Ti < 0,2%

V < 0,2%

Nb < 0,2%

B < 0,0035

Cr < 1 %

S < 0,004%

P < 0,025% em que o restante da composição é ferro e impurezas inevitáveis resultantes da fundição e a microestrutura contém 10% a 50% de austenita, 25% a 90% de ferrita, menos de 5% de precipitados capa e menos de 25% de martensita e a mencionada folha apresenta, a partir da superfície superior, as camadas sucessivas a seguir:

- uma camada superior de ferro metálico puro cuja espessura varia de 50 a 300 nm; e

- uma primeira subcamada feita de ferro metálico que também contém um ou mais precipitados de óxidos selecionados entre Mn, Si, Al, Cr e B, cuja espessura varia de 1 a 8 pm.

[0013] A presente invenção pode também cobrir outras características adicionais, tomadas isoladamente ou em combinação:

- uma folha de aço laminado a frio de acordo com a presente

Petição 870190089909, de 11/09/2019, pág. 16/46

5/28 invenção que compreende adicionalmente uma segunda subcamada, que repousa sob a primeira subcamada, feita de ferrita, cuja espessura varia de 10 a 50 pm.

[0014] Em uma realização preferida, a presente invenção cobre uma folha de aço laminado a frio cuja composição inclui:

- uma folha de aço laminado a frio cuja composição contém teor de manganês de 5,0 a 9,0%;

- uma folha de aço laminado a frio cuja composição contém teor de carbono de 0,1 a 0,3%, sendo preferida uma faixa de 0,15 a 0,25%;

- uma folha de aço laminado a frio cuja composição contém teor de alumínio de 1,5 a 9%, sendo preferida uma faixa de 5 a 8%; e

- uma folha de aço laminado a frio cuja composição contém teor de silício menor ou igual a 1,5%, sendo adicionalmente preferido teor de silício menor ou igual a 0,3%.

[0015] Em outra realização preferida, o aço de acordo com a presente invenção cobre:

- uma folha de aço laminado a frio cuja microestrutura contém de 15 a 40% de austenita, preferencialmente uma faixa de 20 a 40% de austenita, de maior preferência uma faixa de 25 a 40% de austenita;

- uma folha de aço laminado a frio cuja microestrutura contém de 50 a 85% de ferrita;

- uma folha de aço laminado a frio cuja microestrutura contém menos que 15% de martensita, em que essa martensita é possivelmente temperada; e

- uma folha de aço laminado a frio cuja microestrutura não contém precipitados capa.

[0016] Idealmente, a folha de aço laminado a frio de acordo com a presente invenção apresenta resistência à tensão TS maior ou igual a 1000 - 50

Petição 870190089909, de 11/09/2019, pág. 17/46

6/28 x %Al em MPa, alongamento uniforme UEI maior ou igual a 15% e expansão de orifício HE maior ou igual a 20%.

[0017] Outro objeto da presente invenção é uma folha de aço laminado metálico obtida por meio de revestimento de uma folha de aço laminado a frio de acordo com a presente invenção, em que este revestimento é realizado por meio de um processo selecionado a partir de revestimento por imersão a quente, eletrodeposição e revestimento a vácuo, possivelmente seguido por tratamento a quente. Em uma realização preferida, essa folha de aço revestido metálico é galvanizada [0018] A folha de aço laminado a frio e possivelmente revestido de acordo com a presente invenção pode ser fabricada por meio de qualquer método adequado. Prefere-se que esse método seja compatível com linhas de recozimento contínuas e possua baixa sensibilidade à variação de parâmetros de processo.

[0019] Outro objeto da presente invenção é um processo de produção de uma folha de aço laminado a frio que compreende as etapas a seguir:

- alimentação e desincrustação de uma tira laminada a quente ou uma chapa fina cuja composição está de acordo com a presente invenção;

- a tira laminada a quente ou chapa fina é então laminada a frio com razão de laminação a frio de 30% a 75% para obter uma folha de aço laminada a frio;

- a folha de aço sofre em seguida aquecimento a uma taxa de aquecimento Hrate pelo menos igual a 1 °C/s, até que a temperatura de recozimento Tanneal fique entre Tmin = 721-36*C-20*Mn+37*Al+2*Si (em °C) e Tmax = 690+145*C-6,7*Mn+46*Al+9*Si (em °C) durante 30 a 700 segundos seguido por imersão à mencionada temperatura, o aquecimento de 550 °C até Tanneal e pelo menos a primeira parte da imersão ocorre em uma atmosfera oxidante para

Petição 870190089909, de 11/09/2019, pág. 18/46

7/28 produzir uma camada superior de óxido de ferro com espessura de 100 a 600 nm e a mencionada camada de óxido de ferro é completamente reduzida em seguida.

[0020] Essa redução ocorre durante a segunda parte da imersão, em atmosfera de redução que contém de 2% a 35% de H2 e possui ponto de condensação abaixo de -10 °C para reduzir completamente a mencionada camada de óxido de ferro, em que a folha de aço é refrigerada adicionalmente sob taxa de refrigeração Vcooling2 acima de 5 °C/s e abaixo de 70 °C/s até a temperatura ambiente.

[0021] Opcionalmente, a segunda parte da imersão ocorre em atmosfera cujo ponto de condensação é de menos de -30 °C.

[0022] Em outra realização, a folha de aço é refrigerada a Vcooling2 até temperatura Toa de 350 °C a 550 °C, mantida em Toa por um período de tempo de 10 a 300 segundos e, em seguida, a folha de aço é adicionalmente refrigerada em taxa de refrigeração Vcooling3 de 5 °C/s a 70 °C/s até a temperatura ambiente.

[0023] Em outra realização, a redução pode também ocorrer após a refrigeração da mencionada folha de aço sob taxa de refrigeração Vcooling2 acima de 5 °C/s e abaixo de 70 °C/s até a temperatura ambiente e é realizada em seguida por meio de decapagem química.

[0024] Idealmente, o revestimento é realizado por meio de um processo selecionado a partir de revestimento por imersão a quente, eletrodeposição e revestimento a vácuo, possivelmente seguido por tratamento a quente.

[0025] Preferencialmente, o revestimento metálico é realizado com tratamento a quente por meio de galvanização.

[0026] Existem formas diferentes de obtenção da tira laminada a quente, uma das quais é um processo que compreende as etapas a seguir:

Petição 870190089909, de 11/09/2019, pág. 19/46

8/28

- moldagem do aço cuja composição é de acordo com a presente invenção para obter uma chapa;

- reaquecimento da chapa a uma temperatura Treheat de 1100 °C a 1300 °C;

- laminação a quente da chapa reaquecida sob temperatura de 800 °C a 1250 °C para obter uma tira de aço laminado a quente;

- refrigeração da tira de aço laminado a quente sob velocidade de refrigeração Vcooling1 de pelo menos 10 °C/s até a temperatura de enrolamento Tcoiling menor ou igual a 700 °C; e

- enrolamento da tira laminada a quente refrigerada a Tcooling.

[0027] Em outra realização, a tira laminada a quente é obtida por meio de um processo denominado processamento de tira compacta conhecido intrinsecamente e que leva a uma chapa fina, de forma a evitar a etapa de laminação a quente.

[0028] Em outra realização, a tira laminada a quente é adicionalmente recozida utilizando um processo selecionado a partir de recozimento por bateladas de 400 °C a 600 °C de 1 a 24 horas e recozimento contínuo de 650 °C a 750 °C de 60 a 180 s.

[0029] Em uma realização preferida, utilizando fornalha de fogo direto para aquecimento, a atmosfera para redução de ferro contém de 20 a 35% H2, em que o equilíbrio é nitrogênio e impurezas inevitáveis.

[0030] Em uma realização preferida, utilizando fornalha de tubos radiantes para aquecimento, a atmosfera para redução de ferro contém de 2 a 8% H2, em que o equilíbrio é nitrogênio e impurezas inevitáveis.

[0031] Opcionalmente, o aço laminado a frio e recozido é temperado a uma temperatura Ttemper de 200 a 400 °C por um período de tempo ttemper de 200 a 800 s.

[0032] Em outra realização, o aço laminado a frio e recozido sofre

Petição 870190089909, de 11/09/2019, pág. 20/46

9/28 tratamento de conversão de fosfato.

[0033] Em outra realização, o aço que não atravessou atmosfera redutora durante a recozimento é decapado em seguida na saída da linha de recozimento contínua com o uso de banhos de decapagem típicos, como ácido fórmico, ácido clorídrico, ácido sulfúrico ou outros para apagar os óxidos de superfície presentes, o que resulta em uma superfície principalmente metálica.

[0034] A presente invenção cobre também um veículo que compreende uma parte estrutural feita de uma folha de aço de acordo com a presente invenção.

[0035] Outras características e vantagens da presente invenção surgirão a partir dos parágrafos a seguir do relatório descritivo detalhado.

Breve Descrição dos Desenhos [0036] As figuras anexas são fornecidas como exemplos e não deverão ser consideradas limitações do escopo da presente invenção.

[0037] As figuras são:

a Figura 1 ilustra a microestrutura do Exemplo A2 após laminação a frio e recozimento; a fase escura é a austenita, a fase branca é ferrita;

a Figura 2 ilustra a curva de tensão do Exemplo A2 após laminação a frio e recozimento;

a Figura 3 exibe perfil GDOS do exemplo A6 que foi produzido por meio da presente invenção;

a Figura 4 exibe perfil GDOS do Exemplo A3 que foi produzido de acordo com a presente invenção;

Figura exibe resultado do teste de dobra de pontos no

Exemplo A6;

Figura exibe resultado do teste de dobra de pontos no exemplo A3;

Figura exibe resultado do teste de dobra de pontos no

Petição 870190089909, de 11/09/2019, pág. 21/46

10/28 exemplo A4;

a Figura 8 exibe o caminho térmico do ciclo de recozimento de acordo com o Exemplo A2; e a Figura 9 exibe o impacto de Al sobre a estabilidade da resistência à tensão para aço D (0,2 C 5 Mn).

Descrição de Realizações da Invenção [0038] Segundo a presente invenção, a composição química do aço é equilibrada para alcançar os alvos de propriedades. Os elementos da composição química a seguir são fornecidos em percentual em peso.

[0039] O teor de alumínio deve ser de menos de 9,0%, pois deve ser mantido estritamente menor que esse valor para evitar precipitação intermetálica quebradiça.

[0040] Adições de alumínio são interessantes em muitos aspectos, tal como para aumentar a estabilidade de austenita retida por meio de aumento de carbono na austenita retida. Ademais, os presentes inventores demonstraram que, surpreendentemente, embora Al supostamente estabilize ferrita, na presente invenção, quanto mais alto o teor de Al, melhor a estabilidade da austenita formada durante o recozimento.

[0041] A robustez aprimorada durante a adição por recozimento de Al leva a variação inferior de fração de austenita em função da temperatura durante o recozimento sobre várias linhas de recozimento contínuas.

[0042] Al é o elemento mais eficiente, capaz de abrir uma grande janela de viabilidade para recozimento contínuo, pois favorece o recozimento de recristalização completa sob temperaturas de recozimento Tanneal acima da temperatura de não recristalização, bem como estabilização de austenita.

[0043] Al também permite a redução da densidade do aço até 10%. Ademais, esse elemento reduz os efeitos prejudiciais de aços de alta resistência, como oscilação elástica, fragilização de hidrogênio e perda de rigidez. Conforme

Petição 870190089909, de 11/09/2019, pág. 22/46

11/28 exibido na Figura 9, acima de 1,5% de Al, a robustez do aço é aprimorada e a resistência à tensão delta é menor ou igual a 10 MPa/°C da temperatura de recozimento. Ela possui, entretanto, impacto sobre a resistência à tensão que pode ser alcançada. Ela reduz a resistência à tensão em 50 MPa por percentual de alumínio adicionado.

[0044] Assim como alumínio, silício é um elemento para redução da densidade do aço. Silício também é muito eficiente para aumentar a resistência através de solução sólida. Todavia, seu teor é limitado a 5,0% porque, além deste valor, problemas de fragilidade são encontrados durante laminação a frio.

[0045] Segundo a presente invenção, o teor de carbono é de 0,10 a 0,50%. Carbono é um elemento formador de gama. Ele promove, com Mn, o começo de austenita. Abaixo de 0,10%, é difícil alcançar resistência mecânica acima de 1000 - 50xAl em MPa. Se o teor de carbono for de mais de 0,50%, a laminação a frio é reduzida e a capacidade de solda é reduzida.

[0046] Manganês deve estar em 3,5% a 10,0%. Este elemento, também estabilizador de austenita, é utilizado para estabilizar austenita suficiente na microestrutura. Também possui endurecimento de solução sólida e efeito de refinação sobre a microestrutura. Para teor de Mn de menos de 3,5%, a estabilização da austenita retida na microestrutura não é suficiente para permitir a combinação do alongamento uniforme acima de 15% e a resistência à tensão acima de 1000 - 50 x %Al em MPa. Acima de 10,0%, a capacidade de solda é reduzida. Segregações e inclusões deterioram as propriedades de dano.

[0047] Elementos de microliga, como titânio, vanádio e nióbio, podem ser adicionados respectivamente em quantidade menor que 0,2%, para obter endurecimento de precipitação adicional. Particularmente, titânio e nióbio são utilizados para controlar o tamanho do grão durante a solidificação. Todavia, é necessário limitação porque, além dela, é obtido efeito de saturação.

Petição 870190089909, de 11/09/2019, pág. 23/46

12/28 [0048] Cromo é tolerado até 1%. Acima deste limite, podem surgir óxidos de superfície prejudiciais.

[0049] Acima de teor de enxofre de 0,004%, a ductilidade é reduzida devido à presença de sulfetos em excesso, como MnS, que reduzem a ductilidade, em particular durante testes de expansão de orifício.

[0050] Fósforo é um elemento que endurece em solução sólida, mas reduz a capacidade de solda local e a ductilidade a quente, particularmente devido à sua tendência à segregação nos limites de grão ou cossegregação com manganês. Por estas razões, o seu teor precisa ser limitado a 0,025% e preferencialmente 0,015%, para obter boa capacidade de solda local.

[0051] O teor máximo de boro permitido pela presente invenção é de 0,0035%. Acima desse limite, é esperado nível de saturação com relação ao refinamento do grão.

[0052] O saldo é composto de ferro e impurezas inevitáveis.

[0053] Para atingir as propriedades desejadas, a microestrutura da folha de aço de acordo com a presente invenção precisa conter, como fração de superfície, 10% a 50% de austenita, 25% a 90% de ferrita, precipitados capa abaixo de 5% e martensita abaixo de 25%.

[0054] Austenita é uma estrutura que traz ductilidade, seu teor precisa ser de mais de 10% para que o aço de acordo com a presente invenção seja suficientemente dúctil com alongamento uniforme acima de 15% e seu teor precisa estar abaixo de 50% porque, acima deste valor, o equilíbrio das propriedades mecânicas deteriora-se.

[0055] Ferrita na presente invenção é definida por uma estrutura central cúbica obtida por meio de recuperação e recristalização mediante recozimento de ferrita precedente formada durante a solidificação ou de bainita ou martensita do aço laminado a quente. Seu teor precisa ser de 25 a 90% para ter mínimo de (1000 - 50 x %Al) em MPa de resistência à tensão e pelo menos

Petição 870190089909, de 11/09/2019, pág. 24/46

13/28

15% de alongamento uniforme.

[0056] Capa na presente invenção é definido por precipitados cuja estequiometria é (Fe,Mn)3AlCx, em que x é estritamente menor que 1. A densidade da superfície de precipitados capa pode ser de até 5%. Acima de 5%, a ductilidade é reduzida e alongamento uniforme acima de 15% não é alcançado. Além disso, pode ocorrer precipitação capa descontrolada em torno dos limites de grão de ferrita, o que consequentemente aumenta os esforços durante a laminação a quente e/ou frio. Preferencialmente, a densidade de superfície de precipitados capa deverá ser de menos de 2%. Como a microestrutura é uniforme, a fração de superfície é igual à fração de volume.

[0057] Martensita é uma estrutura formada durante a refrigeração após a imersão da austenita instável. Seu teor precisa ser limitado a 25% para que a expansão de orifício permaneça acima de 20%. Em uma realização preferida, essa martensita é temperada antes ou depois da etapa de revestimento, dependendo do tipo de revestimento.

[0058] Outra característica principal da folha de aço de acordo com a presente invenção é sua superfície reativa, que pode ser descrita por compreender as camadas sucessivas a seguir:

- camada superior de ferro metálico puro cuja espessura varia de 50 a 300 nm; e

- primeira subcamada feita de ferro metálico que também contém um ou mais precipitados de óxidos selecionados entre Mn, Si, Al, Cr e B, cuja espessura varia de 1 a 8 pm.

[0059] Essa estrutura garante reatividade durante o tratamento por conversão de fosfato do aço nu, bom umedecimento e aderência de revestimentos metálicos como revestimentos de zinco ou alumínio. Isso aumenta a capacidade de eletrodeposição de tinta.

[0060] Desde que essa superfície seja obtida, qualquer método de

Petição 870190089909, de 11/09/2019, pág. 25/46

14/28 fabricação adequado pode ser empregado.

[0061] Por exemplo, um método de produção do aço de acordo com a presente invenção implica moldagem de aço com a composição química de acordo com a presente invenção.

[0062] O aço moldado é reaquecido de 1100 °C a 1300 °C. Quando a temperatura de reaquecimento de tira for de menos de 1100 °C, para Al<4% em peso, as cargas de laminação aumentam demais e o processo de laminação a quente torna-se difícil; para Al>4% em peso, a última passagem de laminação a quente é dificilmente mantida acima de 800 °C devido às perdas térmicas durante o processo de laminação. Acima de 1300 °C, a oxidação é muito intensa, o que leva à perda de escala e degradação da superfície.

[0063] A tira reaquecida pode ser então laminada a quente sob temperatura de 1250 °C a 800 °C, em que o último passo de laminação a quente ocorre a uma temperatura Tlp maior ou igual a 800 °C. Se Tlp estiver abaixo de 800 °C, a aplicabilidade a quente é reduzida.

[0064] O aço é refrigerado a uma velocidade de refrigeração Vcooling1 de pelo menos 10 °C/s até a temperatura de enrolamento Tcoiling menor ou igual a 700 °C. Se a velocidade de refrigeração Vcooling1 estiver abaixo de 10 °C/s, no caso em que>4% em peso e Mn>4% em peso, há precipitação de precipitados capa prejudiciais nas interfaces entre ferrita e austenita.

[0065] Tcoiling precisa ser menor ou igual a 700 °C. Se a temperatura de enrolamento estiver acima de 700 °C, há risco de formação de microestrutura endurecida que consiste de:

- estrutura de ferrita e bainita endurecida quando o teor de Al for de menos de 4% em peso; e

- carburetos capa nas interfaces entre ferrita e austenita quando o teor de Al for maior ou igual a 4% em peso de Al e Mn acima de 4%Mn.

[0066] O aço é então laminado a frio com razão de laminação a frio

Petição 870190089909, de 11/09/2019, pág. 26/46

15/28 de 30% a 75% para obter um aço laminado a frio. Abaixo de 30%, a recristalização durante recozimento subsequente não é favorecida o suficiente e o alongamento uniforme acima de 15% não é alcançado devido à falta de recristalização. Acima de 75%, há risco de rachadura nas bordas durante laminação a frio.

[0067] Em seguida, o aço é aquecido sob taxa de aquecimento Hrate pelo menos igual a 1 °C/s até a temperatura de recozimento Tanneal. Se a taxa de aquecimento estiver abaixo de 1 °C/s, a força de recristalização é baixa demais, o que impede a conquista da microestrutura alvo.

[0068] Durante o aquecimento, de 550 °C até o final da imersão a Tanneal, o aço passa por atmosfera de oxidação para produzir predominantemente um óxido de ferro com espessura de 100 a 600 nm.

[0069] Se o óxido de ferro for mais fino que 100 nm, o óxido de ferro desaparecerá cedo demais, o que permite novamente a oxidação seletiva externa dos elementos de liga durante o recozimento redutivo subsequente, o que impede a reatividade da superfície durante o processo de revestimento.

[0070] Se o óxido de ferro estiver acima de 600 nm, o risco de óxidos de ferro não aderentes é fornecido pela poluição na laminação em forno da fornalha por problemas de coleta e causa defeitos na superfície por entalhe. Espessura de mais de 600 nm pode levar também a redução apenas parcial do óxido de ferro durante a etapa de imersão ou refrigeração, ou imersão e refrigeração ao aplicar-se atmosfera redutiva.

[0071] Caso sejam utilizados tubos radiantes na fornalha para aquecimento, a atmosfera para redução de ferro conterá de 2 a 8% de H2, em que o saldo é nitrogênio e impurezas inevitáveis.

[0072] Se o teor de H2 for de menos de 2%, a capacidade de redução da atmosfera é baixa demais para reduzir completamente o óxido de ferro.

Petição 870190089909, de 11/09/2019, pág. 27/46

16/28 [0073] Se o teor de H2 for de mais de 8%, o processo de redução estará concluído, mas não será mais economicamente viável.

[0074] O aço é recozido em seguida a uma temperatura Tanneal de Tmin °C a Tmax °C durante 30 e 700 segundos. O controle da temperatura de recozimento é uma característica importante do processo, pois permite controlar a fração de austenita e sua composição química. A temperatura de recozimento deveria estar alta o suficiente para formar mais que os 10% de austenita retida necessários na microestrutura final e para evitar precipitação de mais de 5% de carbonetos capa. A temperatura de recozimento não deverá ser alta demais para evitar a formação de mais de 50% de austenita e para evitar o endurecimento de grão, que gera resistência à tensão abaixo de 1000-50xAl (%) quando Al>4% em peso. A temperatura de recozimento também deverá ser suficientemente alta para permitir recristalização suficiente da estrutura laminada a frio. Como as transformações de fase dependem da composição química, a Tanneal preferida é preferencialmente definida da seguinte forma:

[0075] A temperatura de recozimento Tmin é definida como: Tmin=721-36*C-20*Mn+37*Al+2*Si (em °C). Abaixo desta temperatura, a fração mínima de austenita não é formada, ou sua estabilidade é alta demais, o que gera resistência à tensão limitada.

[0076] A temperatura de recozimento Tmax é definida como: Tmax=690+145*C-6,7*Mn+46*Al+9*Si (em °C). Acima de Tmax, também há um risco de formar martensitas demais, o que gera alongamento uniforme e capacidade de alongamento de orifício limitados.

[0077] Durante a imersão a Tanneal para 600 °C, o aço passa por uma atmosfera que contém de 2% a 35% de H2, em que o equilíbrio é nitrogênio e impurezas inevitáveis para reduzir o óxido de ferro formado pelo aquecimento, aplicando ponto de condensação abaixo do ponto de condensação crítico para oxidação de ferro normalmente abaixo de -10 °C.

Petição 870190089909, de 11/09/2019, pág. 28/46

17/28 [0078] Se o teor de H2 for de menos de 2%, a capacidade de redução da atmosfera é baixa demais para reduzir completamente o óxido de ferro.

[0079] Se o teor de H2 for de mais de 35%, o processo de redução é concluído, mas não é mais economicamente viável.

[0080] Preferencialmente, o ponto de condensação durante a redução de ferro é de menos de -30 °C para permitir cinética de redução rápida.

[0081 ] Em uma realização preferida, o teor de H2 é de mais de 20%, mas menos de 35%.

[0082] Em outra realização, a etapa de redução é contornada e o óxido de ferro é removido por decapagem (ácido fórmico, ácido clorídrico, ácido sulfúrico) após a conclusão de todo o tratamento de recozimento. Isso ocorre porque, se o aço não passar por atmosfera redutiva, pode ocorrer leve reoxidação e esta camada deverá ser removida. Na presente invenção:

- a primeira parte do meio de imersão significa o aquecimento e até 90% do tempo de imersão;

- ao mesmo tempo, a segunda parte da imersão significa o tempo de imersão restante e a refrigeração da temperatura de recozimento até 600 °C.

[0083] O aço é refrigerado em seguida a uma taxa de refrigeração Vcooling2 de linhas de recozimento comuns; preferencialmente, esta taxa de refrigeração é de mais de 5 °C/s e abaixo de 70 °C/s. Se a taxa de refrigeração for de menos de 5 °C/s, há um risco de formar mais de 5% de carburetos capa quando o teor de Al for de mais de 4% em peso. A atmosfera de refrigeração contém de 2% a 35% de H2 para evitar a reoxidação do óxido de ferro reduzido formado ao aplicar ponto de condensação abaixo do ponto de condensação crítico para oxidação de ferro normalmente abaixo de -10 °C.

[0084] Opcionalmente, o aço é refrigerado a Vcooling2 até

Petição 870190089909, de 11/09/2019, pág. 29/46

18/28 temperatura Toa de 350 °C a 550 °C e mantido à Toa por um período de tempo de 10 a 300 segundos. Demonstrou-se que esse tratamento térmico para facilitar o revestimento de Zn por meio de processo de imersão a quente, por exemplo, não afeta as propriedades mecânicas finais.

[0085] O aço é adicionalmente refrigerado a uma taxa de refrigeração Vcooling3 de linhas de recozimento comuns até a temperatura ambiente; preferencialmente, esta taxa de refrigeração é de mais de 5 °C/s e menos de 70 °C/s para obter aço laminado a frio e recozido.

[0086] Em outra realização, após a manutenção do aço a Toa, o aço é revestido por imersão a quente com Zn ou ligas de Zn, o que significa que o teor de Zn é o mais alto na liga em percentual.

[0087] Em outra realização, após a manutenção do aço a Toa, o aço é revestido por imersão a quente com Al ou ligas de Al, o que significa que o teor de Al é o mais alto na liga em percentual.

[0088] Opcionalmente, o aço laminado a frio e recozido sofre têmpera à temperatura ambiente Ttemper de 200 a 400 °C por um período de tempo ttemper de 200 a 800 segundos. Este tratamento permite o tempero de martensita, que poderá ser formada durante a refrigeração após a imersão da austenita instável. A rigidez de martensita é então reduzida e a capacidade de expansão de orifício é aprimorada. Abaixo de 200 °C, o tratamento de tempero não é eficiente o suficiente. Acima de 400 °C, a perda de resistência torna-se alta e o equilíbrio entre resistência e expansão de orifício não é mais aprimorado.

[0089] Em outra realização, o aço recozido e laminado a frio sofre tratamento de conversão de fosfato.

[0090] Em outra realização, o aço recozido e laminado a frio é revestido por Zn, ligas de Zn, Al ou ligas de Al aplicadas por meio de eletrodeposição ou tecnologias a vácuo. Ligas de Zn e ligas de Al significam que, respectivamente, Zn e Al são os principais componentes do revestimento.

Petição 870190089909, de 11/09/2019, pág. 30/46

19/28 [0091] Produtos semiprontos foram desenvolvidos a partir de um molde de aço. As composições químicas de produtos semiprontos, expressas em percentual em peso, são exibidas na Tabela 1 abaixo. O restante da composição de aço na Tabela 1 consiste de ferro e impurezas inevitáveis resultantes da fundição.

Tabela 1

Composição química (% em peso):

Aço	c	Mn	Al	Si	Cr	Si+Al	Comentário
A	0,21	8,2	7,4	0,26	0,02	7,66	Invenção
B	0,2	3,8	0	1,5	0,3	1,5	Invenção
C	0,15	19	0,05	0,2	0,2	0,25	Exemplo comparativo
D	0,196	5,01	1,03	0,012	<0,010	1,042	Invenção
E	0,189	5,01	2,85	0,02	<0,010	2,87	Invenção
F	0,2	4	6,2	<0,050	<0,010	6,2	Invenção
G	0,19	6,2	6	<0,050	<0,010	6	Invenção
H	0,12	5,15	2,31	0,509	<0,010	2,819	Invenção

Aço	S	P	Ti	V	Nb	Comentário
A	<0,005	<0,025	<0,010	<0,010	<0,010	Invenção
B	<0,005	<0,025	<0,010	<0,010	<0,010	Invenção
C	<0,005	<0,025	<0,01	<0,01	<0,01	Exemplo comparativo
D	0,002	0,022	<0,010	<0,010	<0,010	Invenção
E	0,0021	0,02	<0,010	<0,010	<0,010	Invenção
F	0,0031	0,02	<0,010	<0,010	<0,010	Invenção
G	0,004	0,017	<0,010	<0,010	<0,010	Invenção
H	<0,005	0,017	<0,010	<0,010	<0,010	Invenção

[0092] Estes aços não contêm boro.

[0093] Os produtos foram primeiramente laminados a quente. As placas laminadas a quente foram então laminadas a frio e recozidas. As condições de produção são exibidas na Tabela 2 com as abreviações a seguir:

- Treheat: é a temperatura de reaquecimento;

- Tlp: é a temperatura de recozimento final;

- Vcooling1: é a taxa de refrigeração após o último passo de laminação;

Petição 870190089909, de 11/09/2019, pág. 31/46

20/28

- Tcoiling: é a temperatura de enrolação;

- Taxa: é a taxa de redução de laminação a frio;

- Hrate: é a taxa de aquecimento;

- Tanneal: é a temperatura de imersão durante recozimento;

- tanneal: é a duração da imersão durante recozimento;

- Vcooling2: é a taxa de refrigeração após a imersão;

- tOA: é o período de tempo durante o qual a placa é mantida a uma temperatura Toa; e

- Vcooling3: é a taxa de refrigeração abaixo de Toa.

Tabela 2

Condições de laminação a quente e laminação a frio e recozimento:

	T reheat (°C)	Tlp (°C)	Vcooling1 (°C/s)	Tcoiling (°C)	Taxa (%)	Hrate (°C/s)	Tanneal (°C)	tanneal (s)	Vcooling2 (°C/s	'S -1 O o	tOA (s)	Vcooling3 (°C/s)
A1	1180	905	50	500	74	15	830	136	50			50
A2	1180	964	50	500	74	15	850	136	50			50
A3	1180	964	50	500	74	15	790	136	50			50
A4	1180	964	50	500	74	15	900	136	50			50
A5	1180	964	50	500	74	15	850	136	50			50
A6	1180	964	50	500	74	15	900	136	50			50
A7	1180	964	50	500	74	15	900	136	50			50
A8	1180	964	50	500	74	15	830	136	50			50
B1	1250	900	30	550	50	5	790	130	20	470	38	20
B2	1250	900	30	550	50	5	790	130	20	470	38	20
B3	1250	900	30	550	50	5	675	130	20	470	38	20
C1	1250	900	30	550	60	10	800	60	20	460	10	20
D1	1250	930	15	600	50	16	710	120	20	400	300	5
E1	1250	930	15	600	50	16	770	120	20	400	300	5
F1	1200	950	60	450	75	15	900	136	50	410	500	20
F2	1200	950	60	450	75	15	900	136	50	410	500	20
F3	1200	950	60	450	75	15	900	136	50	410	500	20
F4	1200	950	60	450	75	15	900	136	50	410	500	20
G1	1200	950	60	450	75	15	850	136	50	410	500	20
G2	1200	950	60	450	75	15	850	136	50	410	500	20
H1	1250	900	10	600	50	10	770	120	20	410	500	5

[0094] Os produtos foram recozidos sob atmosferas de recozimento diferentes. Na Tabela 3, são apresentadas as atmosferas de

Petição 870190089909, de 11/09/2019, pág. 32/46

21/28 recozimento e a indicação de decapagem em ácido fórmico após o ciclo de recozimento contínuo concluído. “Sim” se um tratamento de decapagem foi aplicado, “Não” se não foi aplicado nenhum tratamento de decapagem.

[0095] Se a atmosfera de recozimento de 550 °C até o final da imersão a Tanneai oxidasse ferro ao ajustar o ponto de condensação e o teor de hidrogênio, a indicação “Oxidação” foi incluída na coluna “Atmosfera de 550 °C até o final da imersão a Tanneai”; se a atmosfera fosse redutora para ferro, indicase “Redução”. Adicionalmente, são fornecidos o teor de H2 e o ponto de condensação da atmosfera de recozimento.

[0096] Se a atmosfera de recozimento durante a imersão a Tanneal até 600 °C fosse redutora para óxido de ferro, a indicação “Redução” era incluída na coluna “Atmosfera durante a imersão a Tanneal até 600 °C”. Se a atmosfera de recozimento fosse oxidante para ferro, indica-se “oxidação”. Adicionalmente, são fornecidos o teor de H2 e o ponto de imersão da atmosfera de recozimento.

[0097] Na Tabela 3 abaixo, EG significa eletrogalvanizado, enquanto Gl significa galvanizado.

Tabela 3

Condições de recozimento para criar a superfície reativa adequada após recozimento, saldo N2:

Aço	Atmosfera de 550 °C até o final da primeira parte da imersão	Atmosfera durante a segunda parte da imersão a Tanneal até 600 °C	Decapagem em ácido fórmico após recozimento contínuo	Tipo de revestimento
A1	Oxidação - Ponto de condensação + 30 °C, 5% H2	Redução - Ponto de condensação - 40 °C, 5% H2	Não	EG
A2	Oxidação - Ponto de condensação + 30 °C, 5% H2	Redução - Ponto de condensação - 40 °C, 5% H2	Não	EG
A3	Oxidação - Ponto de condensação + 30 °C, 5% H2	Redução - Ponto de condensação - 40 °C, 5% H2	Não	EG
A4	Oxidação - Ponto de condensação + 30 °C, 5% H2	Redução - Ponto de condensação - 40 °C, 5% H2	Não	EG

Petição 870190089909, de 11/09/2019, pág. 33/46

22/28

Aço	Atmosfera de 550 °C até o final da primeira parte da imersão	Atmosfera durante a segunda parte da imersão a Tanneai até 600 °C	Decapagem em ácido fórmico após recozimento contínuo	Tipo de revestimento
A5	Oxidação - Ponto de condensação + 30 °C, 5% H2	Oxidação - Ponto de condensação + 30 °C, 5% H2	Não	EG
A6	Redução - Ponto de condensação - 40 °C, 5% H2	Redução - Ponto de condensação - 40 °C, 5% H2	Não	EG
A7	Oxidação - Ponto de condensação + 30 °C, 5% H2	Oxidação - Ponto de condensação + 30 °C, 5% H2	Não	EG
A8	Oxidação - Ponto de condensação + 30 °C, 5% H2	Redução - Ponto de condensação - 40 °C, 5% H2	Sim	Gl
B1	Oxidação - Ponto de condensação + 30 °C, 5% H2	Redução - Ponto de condensação - 40 °C, 5% H2	Não	Gl
B2	Redução - Ponto de condensação - 40 °C, 5% H2	Redução - Ponto de condensação - 40 °C, 5% H2	Não	Gl
B3	Oxidação - Ponto de condensação + 30 °C, 5% H2	Redução - Ponto de condensação - 40 °C, 5% H2	Não	Gl
C1	Oxidação - Ponto de condensação + 30 °C, 5% H2	Redução - Ponto de condensação - 40 °C, 5% H2	Não	Gl
D1	Oxidação - Ponto de condensação + 30 °C, 5% H2	Redução - Ponto de condensação - 40 °C, 5% H2	Não	EG
E1	Oxidação - Ponto de condensação + 30 °C, 5% H2	Redução - Ponto de condensação - 40 °C, 5% H2	Não	EG
F1	Oxidação - Ponto de condensação + 30 °C, 5% H2	Redução - Ponto de condensação - 40 °C, 5% H2	Não	EG
F2	Redução - Ponto de condensação - 40 °C, 5% H2	Redução - Ponto de condensação - 40 °C, 5% H2	Não	EG
F3	Oxidação - Ponto de condensação + 30 °C, 5% H2	Redução - Ponto de condensação - 40 °C, 5% H2	Não	Gl
F4	Redução - Ponto de condensação - 40 °C, 5% H2	Redução - Ponto de condensação - 40 °C, 5% H2	Não	Gl
G1	Oxidação - Ponto de condensação + 30 °C, 5% H2	Redução - Ponto de condensação - 40 °C, 5% H2	Não	EG
G2	Redução - Ponto de condensação - 40 °C, 5% H2	Redução - Ponto de condensação - 40 °C, 5% H2	Não	EG

Petição 870190089909, de 11/09/2019, pág. 34/46

23/28

Aço	Atmosfera de 550 °C até o final da primeira parte da imersão	Atmosfera durante a segunda parte da imersão a Tanneal até 600 °C	Decapagem em ácido fórmico após recozimento contínuo	Tipo de revestimento
H1	Oxidação - Ponto de condensação + 30 °C, 5% H2	Redução - Ponto de condensação - 40 °C, 5% H2	Não	EG

[0098] As amostras A6, B2, F2, F4 e G2 foram recozidas sob atmosfera de redução regular (ponto de condensação = -40 °C, 5% H2), o que criou a reatividade de superfície ruim. O perfil GDOS dessas superfícies é caracterizado por uma primeira zona na qual o sinal de Fe é muito baixo, enquanto o sinal de O é alto e atinge mais de 50% na superfície livre. Nessa zona, também é detectado enriquecimento de Mn. Abaixo daquela camada, o sinal de Fe aumenta e o sinal de O cai a uma taxa de cerca de 1 % por nanômetro. Este rastro de sinal de oxigênio é típico da presença de uma camada de óxido seletivo externa, cujos átomos de oxigênio são parcialmente capturados e parcialmente implantados no substrato durante a medição. Um pouco de poluição superficial é visível devido à transferência das amostras do simulador de recozimento para a análise GDOS. Na Figura 3, In (A) um pouco de poluição superficial é visível devido à transferência das amostras do simulador de recozimento para a análise de GDOS.

[0099] A Tabela 4 apresenta as características a seguir:

- Ferrita: “OK” refere-se à presença de ferrita com fração de volume de 25 a 90% na microestrutura da folha recozida. “KO” refere-se a exemplos comparativos em que a fração de ferrita está fora desta faixa.

- Austenita: “OK” refere-se à presença de austenita com fração de volume de 10 a 50% na microestrutura da folha recozida. “KO” designa exemplos comparativos em que a fração de austenita está fora desta faixa.

- Martensita: “OK” designa a presença ou não de martensita com fração de volume de menos de 25% na microestrutura da folha recozida. “KO” designa exemplos comparativos nos quais a fração de martensita é de mais

Petição 870190089909, de 11/09/2019, pág. 35/46

24/28 de 25%.

K: “OK” designa a presença ou não de precipitados na microestrutura capa com fração de volume de menos de 5%. Esta medição é realizada com um microscópio eletrônico de varredura. Quando diz “KO”, a fração de precipitados capa é de mais de 5%.

UTS (MPa) designa a resistência à tensão medida por meio de teste de tensão na direção longitudinal relativa à direção de laminação.

UEI (%) designa o alongamento uniforme medido por meio de teste de tensão na direção longitudinal relativa à direção de laminação.

HE (%) designa a razão de expansão de orifício de acordo com a norma ISO 16630 2009. O método de determinação da razão de expansão de orifício HE% é utilizado para avaliar a capacidade de um metal de resistir à formação de uma borda de corte. Ele consiste na medição do diâmetro inicial Di do orifício antes da formação, de forma que o diâmetro final do orifício Df após a formação, determinado no momento de observação de rachaduras profundas sobre as bordas do orifício. Ele então determina a capacidade de expansão de orifício HE% com o uso da fórmula a seguir:

HE% = 100 x ^tPf ~ ^Di)

Di [00100] Neste método, o diâmetro inicial de orifício é de 10 milímetros.

Tabela 4

Propriedades de folhas recozidas e laminadas a frio:

Aço	Ferrita	Austenita	Martensita	K	TS (MPa)	UEI (%)	He (%)
A1	OK (81%)	OK (17%)	OK (0%)	OK (2%)	831	15	30%
A2	OK (80%)	OK (20%)	OK	OK (0%)	800	15	42
A3	OK	OK (15%)	OK (0%)	KO (>5%)	Não medido	Não medido	Não medido
A4	OK	OK (25%)	OK	OK (0%)	730	20	Não medido
A5	OK (80%)	OK (20%)	OK	OK (0%)	800	15	42
A6	OK	OK (25%)	OK	OK (0%)	730	20	Não medido
A7	OK	OK (25%)	OK	OK (0%)	730	20	Não medido

Petição 870190089909, de 11/09/2019, pág. 36/46

25/28

Aço	Ferrita	Austenita	Martensita	K	TS (MPa)	UEI (%)	He (%)
A8	OK (81%)	OK (17%)	OK (0%)	OK (2%)	831	15	30%
B1	KO	KO (8%)	KO (92%)	OK (0%)	Não medido	Não medido	Não medido
B2	KO	KO (8%)	KO (92%)	OK (0%)	Não medido	Não medido	Não medido
B3	OK (60%)	OK (30%)	OK (10%)	OK (0%)	1092	17	30
C1	OK (40%)	KO (0%)	OK (10%)	OK (0%)	820	14	23
D1	OK (50%)	OK (28%)	OK (22%)	OK (0%)	1075	22,8	Não medido
E1	OK (66%)	OK (32%)	OK (2%)	OK (0%)	1023	24,4	Não medido
F1	OK (79%)	OK (21%)	OK (0%)	OK (0%)	723	25	Não medido
G1	OK (74%)	OK (26%)	OK (0%)	OK (0%)	702	20	Não medido
H1	OK (69%)	OK (23%)	OK (8%)	OK (0%)	965	16	Não medido

[00101] B1 não foi medido devido ao comportamento quebradiço.

Para C1, o restante da microestrutura (50%) é feito de bainita. C1 apresenta resistência à tensão de 820 MPa, o que é baixo demais para a presente invenção.

[00102] A Tabela 5 apresenta os resultados de revestimento por eletrodeposição de um revestimento de zinco.

[00103] A superfície alvo e a microestrutura da subsuperfície são indicadas como “OK” se a superfície for feita de uma camada externa de ferro metálico, com espessura que varia de 50 a 300 nm, que cobre uma camada interna feita de ferro metálico e contém precipitados de óxidos internos de Mn, Al, Si, Cr e B e outros elementos mais oxidáveis que ferro, cuja espessura varia de 1 a 8 pm, sobrepostos sobre uma camada descarbonetada, principalmente feita de ferrita, cuja espessura varia de 10 a 50 pm. Se a superfície e a subsuperfície se diferenciarem da superfície alvo, a microestrutura é considerada insuficiente, “KO”.

[00104] A qualidade do revestimento é caracterizada pela razão de cobertura e aderência de revestimento.

[00105] A razão de cobertura é indicada como “OK” quando cobertura completa é observada a olho nu e “KO” se forem observados defeitos de revestimento, como áreas não revestidas ou locais expostos.

[00106] A aderência do revestimento foi testada em um teste de

Petição 870190089909, de 11/09/2019, pág. 37/46

26/28 dobra de 3 pontos (180°) sobre folhas de 1 mm com o uso de um soco de 3 mm com uma ponta com raio de 1,5 mm. A aderência é considerada excelente “OK” se não for observado descascamento do revestimento de zinco após a aplicação e retirada de fita adesiva. Se for observado descascamento ou descamação, a aderência é considerada insuficiente “KO”.

Tabela 5

Propriedades de superfície de folhas revestidas, recozidas e laminadas a frio:

	Superfície alvo e microestrutura de subsuperfície	Razão de cobertura	Aderência de revestimento	Tipo de revestimento
A1	OK	OK	OK	EG	Invenção
A2	OK	OK	OK	EG	Invenção
A3	OK	OK	OK	EG	Invenção
A4	OK	OK	OK	EG	Invenção
A5	KO	KO	KO	EG	Referência
A6	KO	KO	KO	EG	Referência
A7	OK	OK	OK	EG	Invenção
A8	OK	OK	OK	Gl	Invenção
B1	OK	OK	OK	Gl	Invenção
B2	KO	KO	KO	Gl	Referência
B3	OK	OK	OK	Gl	Invenção
C1	OK	OK	OK	Gl	Invenção
D1	OK	OK	OK	EG	Invenção
E1	OK	OK	OK	EG	Invenção
F1	OK	OK	OK	EG	Invenção
F2	KO	KO	KO	EG	Referência
F3	OK	OK	OK	Gl	Invenção
F4	KO	KO	KO	Gl	Referência
G1	OK	OK	OK	EG	Invenção
G2	KO	KO	KO	EG	Referência
H1	OK	OK	OK	EG	Invenção

[00107] Na Figura 5, a aderência de revestimento foi testada em teste de dobra de 3 pontos (180 °) sobre folhas de 1 mm com o uso de soco de 3 mm com uma ponta com raio de 1,5 mm. A não aderência do revestimento de zinco é observada no exemplo de aço A6 (de acordo com a presente invenção). Em (a), é visível uma parte revestida, que se encontrava sob baixa solicitação

Petição 870190089909, de 11/09/2019, pág. 38/46

27/28 durante o teste de dobra. Em (b), o substrato de aço é visível após o descascamento do revestimento; esta parte estava sob alta solicitação no teste de dobra.

[00108] As folhas A1, A2, A3, A4, A7, A8, B1, B3, C1, D1, E1, F1, F3, G1 e H1 são folhas cuja composição química e método de processamento são de acordo com a presente invenção.

[00109] Para a amostra A3, a produção foi realizada sob atmosfera oxidante (ponto de condensação = +30 °C) seguida por atmosfera de redução. A superfície é composta de uma primeira camada na qual o sinal de Fe GDOS alcança um máximo e o oxigênio, um mínimo, conforme exibido na Figura 4. Esta camada (B) é feita de ferro metálico. A segunda camada (C) é caracterizada por redução contínua do sinal de oxigênio em velocidade baixa, cerca de 1 % por 100 nm, e corresponde a uma zona na qual óxidos seletivos internos de Mn e Al se precipitaram. Ela se estende até um nível de oxigênio de 5% que corresponde neste ponto a espessura de 4 pm. Em (A), um pouco de poluição superficial é visível devido à transferência das amostras do simulador de recozimento para a análise GDOS.

[00110] Para a amostra A3, a aderência de revestimento foi testada em um teste de dobra de 3 pontos (180°) sobre folhas de 1 mm utilizando um soco de 3 mm com uma ponta com raio de 1,5 mm. Observou-se aderência muito boa do revestimento de zinco para o exemplo de aço A3 (de acordo com a presente invenção), conforme exibido na Figura 6. Em (c), é visível uma parte revestida, que se encontrava sob baixa solicitação durante o teste de dobra. Em (d), o revestimento exibe aderência excelente e esta parte estava sob alta solicitação no teste de dobra.

[00111] A aderência de revestimento também foi testada em um teste de dobra de 3 pontos (180 °) sobre folhas de 1 mm utilizando um soco de 3 mm com uma ponta com raio de 1,5 mm para A4, conforme exibido na Figura

Petição 870190089909, de 11/09/2019, pág. 39/46

28/28

7. Observou-se aderência muito boa do revestimento de zinco para o exemplo de aço A4 (de acordo com a presente invenção). Em (e), é visível uma parte revestida, que se encontrava sob baixa solicitação durante o teste de dobra. Em (f), o revestimento exibe aderência excelente, esta parte estava sob alta solicitação no teste de dobra.

[00112] A microestrutura da folha A1 é ilustrada na Figura 1. Sua curva de tensão é exibida na Figura 2.

[00113] B2 não está de acordo com a presente invenção devido à microestrutura não dirigida e método de revestimento. Sua temperatura de recozimento está fora do alvo.

[00114] A5 não sofreu etapa de decapagem embora tenha sofrido apenas oxidação durante o recozimento; consequentemente, a aderência de revestimento e a razão de cobertura são ruins.

[00115] A6, B2, F2, F4 e G2 sofreram apenas redução durante o recozimento; consequentemente, os resultados de aderência de revestimento e de razão de cobertura são ruins.

[00116] Para os aços de acordo com a presente invenção, além de boa capacidade de revestimento por meio de eletrogalvanização (EG) ou galvanização, as resistências de tensão são de mais de 1000 - 50xAl MPa e seu alongamento uniforme é de mais de 15%. Além disso, a expansão de orifício também está acima de 20%.

[00117] As folhas de aço de acordo com a presente invenção serão utilizadas beneficamente para a fabricação de partes estruturais ou de segurança na indústria automotiva.

Petição 870190089909, de 11/09/2019, pág. 40/46

Claims

1. FOLHA DE AÇO laminado a frio, caracterizada por consistir de, em percentual em peso:

0,1 < C < 0,5%

3,5 < Mn < 10,0%

Al < 9,0%

Si < 5,0%

0,5 < Si+Al < 9,0%

Ti < 0,2%

V < 0,2%

Nb < 0,2%

B < 0,0035

Cr < 1 %

S < 0,004%

P < 0,025% em que o restante da composição é ferro e impurezas inevitáveis resultantes da fundição e a microestrutura contém 10% a 50% de austenita, 25% a 90% de ferrita, menos de 5% de precipitados capa e menos de 25% de martensita e a folha apresenta, a partir da superfície superior, as camadas sucessivas a seguir:

uma camada superior de ferro metálico puro cuja espessura varia de 50 a 300 nm; e uma primeira subcamada feita de ferro metálico que também contém um ou mais precipitados de óxidos selecionados a partir de Mn, Si, Al, Cr e B, cuja espessura varia de 1 a 8 pm.

2. FOLHA DE AÇO laminado a frio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por consistir adicionalmente de uma segunda subcamada subjacente à primeira subcamada, feita de ferrita pura, cuja

Petição 870190089909, de 11/09/2019, pág. 41/46

2/5 espessura varia de 10 a 50 pm.

3. FOLHA DE AÇO laminado a frio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizada pela composição de aço conter teor de manganês de 5,0 a 9,0%.

4. FOLHA DE AÇO laminado a frio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pela composição de aço conter teor de carbono de 0,1 a 0,3%.

5. FOLHA DE AÇO laminado a frio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pela composição de aço conter teor de carbono de 0,15 a 0,25%.

6. FOLHA DE AÇO laminado a frio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pela composição de aço conter teor de alumínio de 1,5 a 9%.

7. FOLHA DE AÇO laminado a frio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pela composição de aço conter teor de alumínio de 5 a 8%.

8. FOLHA DE AÇO laminado a frio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pela composição de aço conter teor de silício menor ou igual a 1,5%.

9. FOLHA DE AÇO laminado a frio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pela composição de aço conter teor de silício menor ou igual a 0,3%.

10. FOLHA DE AÇO laminado a frio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pela microestrutura de aço conter de 25 a 40% de austenita.

11. FOLHA DE AÇO laminado a frio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pela microestrutura de aço conter de 50 a 85% de ferrita.

Petição 870190089909, de 11/09/2019, pág. 42/46

3/5

12. FOLHA DE AÇO laminado a frio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pela microestrutura de aço conter menos de 15% de martensita.

13. FOLHA DE AÇO laminado a frio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada pela microestrutura de aço não conter precipitados capa.

14. FOLHA DE AÇO laminado a frio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada por apresentar resistência à tensão TS maior ou igual a 1000 - 50 x % Al em MPa, alongamento uniforme UEI maior ou igual a 15% e expansão de orifício HE maior ou igual a 20%.

15. FOLHA DE AÇO com revestimento metálico obtido por meio de revestimento de uma folha de aço laminado a frio conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizada por esse revestimento ser realizado por meio de um processo selecionado a partir de revestimento por imersão a quente, eletrodeposição e revestimento a vácuo.

16. FOLHA DE AÇO revestido metálico, de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pela folha ser galvanizada e recozida.

17. MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE FOLHA DE AÇO laminado a frio conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado por compreender as etapas a seguir:

- alimentação e desincrustação de uma tira laminada a quente ou chapa fina cuja composição é igual a de uma folha de aço conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 9;

- lam inação a frio da tira laminada a quente ou chapa fina com razão de laminação a frio de 30% a 75% para obter uma folha de aço laminada a frio;

- tratamento a quente da folha de aço que sofre aquecimento a uma taxa de aquecimento Hrate pelo menos igual a 1 °C/s, até a temperatura

Petição 870190089909, de 11/09/2019, pág. 43/46

4/5 de recozimento Tanneal encontrar-se entre Tmin = 721-36*C-20*Mn+37*Al+2*Si (em °C) e Tmax = 690+145*C-6,7*Mn+46*Al+9*Si (em °C) durante 30 a 700 segundos, seguida por imersão à temperatura, o aquecimento de 550 °C até Tannei e pelo menos a primeira parte da imersão ocorrem em atmosfera oxidante para produzir uma camada superior de óxido de ferro com espessura de 100 a 600 nm, em que a camada de óxido de ferro é completamente reduzida em seguida.

18. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por essa redução ocorrer durante a segunda parte da imersão, em atmosfera de redução que contém de 2% a 35% de H2 e com ponto de condensação abaixo de -10 °C para reduzir completamente a camada de óxido de ferro, em que a folha de aço é adicionalmente refrigerada a uma taxa de resfriamento Vcooling2 acima de 5 °C/s e abaixo de 70 °C/s até a temperatura ambiente.

19. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pela segunda parte da imersão ocorrer em atmosfera cujo ponto de condensação está abaixo de -30 °C.

20. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 19, caracterizado por:

- a folha de aço ser refrigerada a Vcooling2 até temperatura Toa de 350 °C a 550 °C e mantida em Toa por período de tempo de 10 a 300 segundos; e, em seguida,

- a folha de aço ser adicionalmente refrigerada a uma taxa de refrigeração Vcooling3 de 5 °C/s a 70 °C/s até a temperatura ambiente.

21. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 e 20, caracterizado pelo fato de que essa redução ocorre após a refrigeração da folha de aço a uma taxa de refrigeração Vcooling2 acima de 5 °C/s e abaixo de 70 °C/s até a temperatura ambiente e é realizada por meio de decapagem química.

Petição 870190089909, de 11/09/2019, pág. 44/46

5/5

22. MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE FOLHA DE AÇO com revestimento metálico conforme definida em qualquer uma das reivindicações 17 a 21, caracterizado por compreender as etapas de revestimento realizado por meio de um processo selecionado a partir de revestimento por imersão a quente, eletrodeposição e revestimento a vácuo.

23. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado por a folha de aço revestido metálico sofrer tratamento por calor de galvanização e recozimento.

24. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações

17 a 23, caracterizado pela tira laminada a quente ser obtida por meio de um processo que compreende as etapas a seguir:

- modelagem de aço cuja composição é igual a de uma folha de aço conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 9 para obter uma chapa;

- reaquecimento da chapa a uma temperatura Treheat de 1100 °C a 1300 °C;

- laminação a quente da chapa reaquecida a uma temperatura de 800 °C a 1250 °C para obter uma tira de aço laminado a quente;

- refrigeração da tira de aço laminado a quente a uma velocidade de resfriamento Vcooling1 de pelo menos 10 °C/s até temperatura de enrolamento Tcoiling menor ou igual a 700 °C; e

- enrolamento da tira laminada a quente refrigerada a Tcooling.

25. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pela tira de aço laminada a quente ser adicionalmente recozida utilizando um processo selecionado a partir de recozimento por batelada de 400 °C a 600 °C de 1 a 24 horas e recozimento contínuo de 650 °C a 750 °C de 60 a 180 s.