BR112016016949B1 - produto plano de aço e método para produzir um produto plano de aço - Google Patents

Abstract

PRODUTO PLANO DE AÇO COM UMA ESTRUTURA LIVRE DE FERRITA E MÉTODO PARA PRODUZIR UM PRODUTO PLANO DE AÇO. Um produto plano de aço de acordo com a invenção, que não possui apenas ótimas propriedades mecânicas, tais como uma alta resistência combinada com boa tenacidade, mas sim, apresenta também uma boa aptidão para a solda, no estado laminado a quente, apresenta uma estrutura livre de ferrita, que consiste em > 95 % em volume, de martensita e bainita com uma proporção de martensita de > 5 % em volume e no total 5 % em volume, de austenita residual, bem como componentes de estrutura inevitavelmente condicionados à produção. Além de Fe e impurezas inevitáveis, o produto plano de aço de acordo com a invenção contém, além disso, (em % em peso) 0,08 ? 0,10 % de C, 0,015 ? 0,50 % de Si, 1,20 ? 2,00 % de Mn, 0,020 ? 0,040 % de Al, 0,30 ? 1,00 % de Cr, 0,20 ? 0,30 % de Mo, 0,020 ? 0,030 % de Nb, 0,0015 ? 0,0025 % de B, até 0,025 % de P, até 0,010 % de S, até 0,006 % de N, em particular, 0,001 ? 0,006 % de N. As impurezas incluem até 0,12 % de Cu, até 0,090 % de Ni, até 0,0030 % de Ti, até 0,009 % de V, até 0,0090 % de Co, até 0,004 % de Sb e até 0,0009 % de W. A invenção põe adicionalmente um método à disposição, com o qual um produto plano de aço de acordo com a invenção pode ser produzido (...).

Description

[001] A invenção se refere a um produto plano de aço de alta resistência com uma estrutura livre de ferrita, que consiste principalmente em martensita e bainita, sendo que na estrutura podem estar presentes adicionalmente pequenas quantidades de austenita residual.

[002] Além disso, a presente invenção se refere a um método para produzir um produto plano de aço de acordo com a invenção.

[003] No caso dos produtos planos de aço do tipo em questão aqui, trata-se tipicamente de produtos laminados, tais como tiras de aço ou chapas, bem como recortes e platinas.

[004] Todos os dados relativos aos teores das composições de aço indicadas no presente pedido se referem ao peso, desde que não seja citado expressamente de outro modo. Todos os “dados em %” não especificados em detalhes, que estão relacionados a uma liga de aço, devem ser entendidos, por conseguinte, como dados em “% em peso”.

[005] Chapas em tira de alta resistência têm uma crescente importância, visto que hoje em dia, não apenas a produtividade técnica tem um papel importante, mas sim, também a eficiência de recursos e a proteção climática. A redução do peso próprio de uma construção em aço pode ser obtida aumentando as propriedades de estabilidade.

[006] Além da alta estabilidade, as tiras e chapas de aço de alta resistência devem satisfazer as altas exigências às propriedades de tenacidade e à resistência à fratura, ao comportamento na moldagem a frio e à aptidão à solda.

[007] A produção convencional dos aços da máxima resistência consiste em laminação e recozimento. Nesse caso, na produção de produtos planos de alta resistência, que possuem um limite de elasticidade mínimo aparente de 900 MPa, os lingotes são inicialmente vertidos de uma massa fundida de aço composta de modo adequado. Depois, os lingotes são laminados a quente para formar chapas ou tiras que, em seguida, são resfriados ao ar. Os produtos planos de aço obtidos dessa maneira possuem uma estrutura ferrítico- perlítica. Para ajustar a estrutura martensítica-bainítica desejada, os produtos planos de aço são aquecidos, em seguida, a uma temperatura acima da temperatura Ac3 e resfriados bruscamente com água.

[008] Para ajustar a tenacidade no procedimento convencional, a estrutura de endurecimento deve ser submetida, em uma outra etapa, a um tratamento de têmpera. O processo de produção convencional requer, dessa maneira, várias etapas, para obter as propriedades mecânicas requeridas do produto plano de aço a ser produzido. O grande número de etapas operacionais ligadas com o modo de produção convencional leva a custos de produção comparativamente altos. Ao mesmo tempo, apesar da cadeia de processo dispendiosa, as propriedades de tenacidade e a qualidade superficial dos produtos planos de aço de alta resistência produzidos por meio convencional, muitas vezes não são ideais.

[009] A partir do documento EP 1 669 470 A1 é conhecida uma chapa de aço laminada a quente com uma composição do aço, que contém (em % em peso) 0,01 - 0,2 % em peso, de C, 0,01 - 2 % de Si, 0,1 - 2 % de Mn, até 0,1 % de P, até 0,03 % de S, 0,001 - 0,1 % de Al, até 0,01 % de N e como resíduo, Fe e impurezas inevitáveis. Nesse caso, o produto plano de aço possui uma microestrutura essencialmente homogênea e continuamente resfriada com um tamanho médio do grão de 8 μm a 30 μm. Para obter isso, um lingote com a composição indicada acima é pré-laminado. Depois, o lingote pré-laminado obtido é laminado a quente pronto para formar uma tira laminada a quente a uma temperatura de laminação a quente situada acima da temperatura Ar3 do aço para formar uma tira laminada a quente. Em seguida, a tira quente pré- laminada pronta para formar uma tira laminada a quente, depois de uma pausa de pelo menos 0,5 segundos, é resfriada com uma velocidade de resfriamento de pelo menos 80 oC/segundo da temperatura Ar3 para uma temperatura de bobinamento que perfaz menos de 500 oC e, finalmente, essa é enrolada para formar uma bobina.

[010] A partir do documento WO 03/031669, é conhecida, além disso, uma chapa de aço fina de alta resistência, que é moldável por repuxamento profundo e nesse caso, possui uma excelente retenção de forma. Além disso, nessa publicação é descrito um método para a produção de um tal produto plano de aço. A respectiva chapa de aço destaca- se por uma determinada proporção das intensidades de raios X de determinadas orientações cristalográficas e apresenta uma determinada aspereza Ra, bem como um determinado coeficiente de fricção da superfície da chapa de aço de até 200 oC e possui um efeito de lubrificação. Para produzir tais produtos planos de aço, uma tira laminada a quente composta de maneira adequada é produzida através de laminação a quente com uma proporção de redução total de pelo menos 25 % a uma temperatura, que se situa em uma faixa entre a temperatura Ar3 + 100 oC. Em todos os produtos planos de aço produzidos de acordo com este método, a ferrita está presente na estrutura.

[011] Em vista do estado atual da técnica esclarecido acima, o objetivo da invenção consistiu em criar um produto plano de aço, que pode ser produzido a custos reduzidos e, nesse caso, não apenas possui as ótimas propriedades mecânicas, tais como uma alta estabilidade combinada com boa tenacidade, mas sim, também uma boa aptidão para a solda.

[012] Além disso, deveria ser indicado um método para a produção a baixos custos e com segurança de um tal produto plano de aço.

[013] Em relação ao produto plano de aço, esse objetivo foi resolvido pelo fato de que um tal produto possui as características indicadas na reivindicação 1.

[014] Em relação ao método, a solução de acordo com a invenção do objetivo indicado acima consiste em que na produção dos produtos planos de aço de acordo com a invenção, as etapas operacionais listadas na reivindicação 6 são percorridas.

[015] Modalidades vantajosas da invenção são mencionadas nas reivindicações dependentes e são esclarecidas, a seguir, individualmente, tal como é a ideia geral da invenção.

[016] Um produto plano de aço de acordo com a invenção tem uma estrutura, no estado laminado a quente, que não apresenta qualquer ferrita, mas sim, consiste em pelo menos 95 % em volume por martensita e bainita com uma proporção de martensita de pelo menos 5 % em volume. Na estrutura de um produto plano de aço de acordo com a invenção são permitidos, no total, até 5 % em volume de austenita residual, bem como componentes estruturais inevitáveis condicionados à produção.

[017] Nesse caso, um produto plano de aço de acordo com a invenção contém, além de ferro e impurezas inevitáveis (em % em peso) 0,08 - 0,10 % de C, 0,015 - 0,50 % de Si, 1,20 - 2,00 % de Mn, 0,020 - 0,040 % de Al, 0,30 - 1,00 % de Cr, 0,20 - 0,30 % de Mo, 0,020 - 0,030 % de Nb, 0,0015 - 0,0025 % de B, até 0,025 % de P, até 0,010 % de S, até 0,006 % de N, em particular, 0,001 - 0,006 % de N. As impurezas incluem até 0,12 % de Cu, até 0,090 % de Ni, até 0,0030 % de Ti, até 0,009 % de V, até 0,0090 % de Co, até 0,004 % de Sb e até 0,0009 % de W.

[018] Um produto plano de aço de acordo com a invenção apresenta, no estado laminado a quente, um limite mínimo de elasticidade aparente de 900 MPa combinado com bom alongamento de ruptura. Tipicamente, os limites de elasticidade aparente dos produtos planos de aço de acordo com a invenção situam-se na faixa de 900 - 1200 MPa. O alongamento de ruptura perfaz tipicamente pelo menos 8 % e a resistência à tração perfaz tipicamente 950 - 1300 MPa. O trabalho de flexão por choque a -20 oC situa-se, do mesmo modo, tipicamente na faixa de 65 - 115 J. A -40 oC, o trabalho de flexão por choque em produtos planos de aço de acordo com a invenção perfaz tipicamente 40 - 120 J.

[019] Essa combinação de propriedades torna os produtos planos de aço de acordo com a invenção particularmente adequados para a construção leve no setor de fabricação de veículos comerciais ou para outras aplicações, nas quais o respectivo corpo estrutural deve absorver altas forças com baixo peso próprio, que agem estaticamente ou dinamicamente.

[020] Uma vantagem essencial da invenção em relação ao estado atual da técnica conhecido consiste, nesse caso, em que um produto plano de aço de acordo com a invenção alcança a alta estabilidade e boa tenacidade no estado de laminação a quente sem tratamento térmico adicional.

[021] O espectro de propriedades otimizado, da maneira descrita acima, é obtido pelo fato de que o aço de acordo com a invenção possui uma estrutura de bainita e pelo menos 5 % em volume de martensita, contudo, não apresenta ferrita. A proporção de martensita na estrutura do aço de acordo com a invenção contribui, nesse caso, decisivamente para sua estabilidade.

[022] Ao mesmo tempo, a estrutura do produto plano de aço de acordo com a invenção é de granulação fina e, dessa maneira, garante um bom alongamento por ruptura e tenacidade. Dessa maneira, o tamanho médio do grão da estrutura perfaz no máximo 20 μm.

[023] A condição para a combinação de propriedades otimizada de um produto plano de aço de acordo com a invenção é uma composição de aço combinada de maneira de acordo com a invenção conforme as medidas e esclarecimentos abaixo:

[024] C: um produto plano de aço de acordo com a invenção contém pelo menos 0,08 % em peso de carbono para que as propriedades de estabilidade desejadas sejam obtidas. Ao mesmo tempo, o teor de carbono é limitado a um máximo de 0,10 % em peso para evitar influências negativas sobre as propriedades de tenacidade, a soldabilidade e a moldabilidade.

[025] Si: o silício, por um lado, serve como agente de desoxidação na produção do aço, a partir do qual está composto um produto plano de aço de acordo com a invenção. Por outro lado, esse contribui para aumentar as propriedades de estabilidade. Para obter isso, são necessários pelo menos 0,015 % em peso, de Si no produto plano de aço de acordo com a invenção. Se o teor de silício for muito alto, as propriedades de tenacidade e a tenacidade, contudo, são muito prejudicadas na zona de influência de calor ou na soldabilidade. Por essa razão, o teor de Si em um produto plano de aço de acordo com a invenção não deveria ultrapassar o limite superior de 0,50 % em peso. Nesse caso, as influências negativas da presença de Si sobre a qualidade superficial podem ser evitadas, com isso, de forma segura, pelo fato de que o teor de Si é limitado a um máximo de 0,25 % em peso.

[026] Mn: o manganês com teores de 1,20 - 2,0 % em peso contribui para que o produto plano de aço de acordo com a invenção tenha as propriedades de estabilidade desejadas combinado com boas propriedades de tenacidade. Se o teor de Mn perfazer menos de 1,20 % em peso, então as propriedades de estabilidade não são alcançadas. Se o teor máximo de manganês ultrapassar os 2,0 % em peso, então há o risco de que a soldabilidade, as propriedades de tenacidade, a moldabilidade e o comportamento de aumento piorem.

[027] P: teores mais elevados do elemento de acompanhamento fósforo poderia piorar o trabalho de flexão por choque e a moldabilidade de um produto plano de aço de acordo com a invenção. Por conseguinte, o teor de fósforo é limitado a um máximo de 0,025 % em peso. As influências negativas da presença de P, nesse caso, são, então, excluídas de forma segura, se o teor de P é limitado a menos de 0,015 % em peso.

[028] S: também devido aos teores de S mais elevados, o trabalho de flexão por choque e a moldabilidade de um produto plano de aço de acordo com a invenção pode ser prejudicado em consequência da formação de MnS. Por essa razão, o teor de enxofre de um produto plano de aço de acordo com a invenção é limitado a um máximo de 0,010 % em peso, em particular, menos de 0,010 % em peso, sendo que influências negativas de S são excluídas, então, particularmente de forma segura, se o teor de S é limitado a um máximo de 0,003 % em peso. A dessulfuração pode ser causada durante a produção do aço de maneira conhecida, por exemplo, através de um tratamento com CaSi.

[029] Al: o alumínio é usado no derretimento do aço, do qual consiste o produto plano de aço de acordo com a invenção, como agente de desoxidação e impede, em consequência da formação de AlN, esse impede o engrossamento do grão de austenita durante a austenitização. Dessa maneira, a presença de Al nas quantidades pré-determinadas de acordo com a invenção, apoia o desenvolvimento de uma estrutura de granulação fina, benéfica às propriedades mecânicas de um produto plano de aço de acordo com a invenção. Se o teor de alumínio está abaixo de 0,020 % em peso, então os processos de desoxidação necessários não são executados completamente. Contudo, se o teor de alumínio ultrapassa o limite superior de 0,040 % em peso, podem se formar inclusões de Al2O3. Essas agiriam novamente de forma negativa sobre o grau de pureza e as propriedades de tenacidade do material de aço, a partir do qual consiste respectivamente um produto plano de aço de acordo com a invenção.

[030] N: o elemento de acompanhamento nitrogênio juntamente com Al forma o nitreto de alumínio. Se, contudo, o teor de nitrogênio for muito elevado, as propriedades de tenacidade pioram. Para utilizar o efeito vantajoso de N, podem ser previstos no aço pelo menos 0,001 % em peso, de N. Para evitar, ao mesmo tempo, influências negativas, o limite superior dos teores de N no produto plano de aço de acordo com a invenção foi estabelecido em 0,006 % em peso.

[031] Cr: através da adição de cromo ao aço, a partir do qual consiste um produto plano de aço de acordo com a invenção, suas propriedades de estabilidade são melhoradas. Para esse fim, são necessários pelo menos 0,30 % em peso de Cr. Se, contudo, o teor de cromo for muito elevado, a capacidade de solda e tenacidade na zona de influência de calor são negativamente influenciadas. Por conseguinte, de acordo com a invenção, o limite superior da faixa dos teores de Cr é estipulado em 1,0 % em peso.

[032] Mo: o molibdênio aumenta a estabilidade e melhora a dureza. Para utilizar isso, estão presentes no aço, que consiste em um produto plano de aço de acordo com a invenção, de acordo com a invenção pelo menos 0,20 % em peso de Mo. Se o molibdênio, contudo, for acrescentado em uma proporção muito elevada, então, no caso de uma solda, a tenacidade da respectiva costura da solda piora na faixa da zona de influência de calor. Por conseguinte, o limite superior para o teor de molibdênio é estabelecido, de acordo com a invenção, em 0,30 %.

[033] Nb: o nióbio está presente no produto plano de aço de acordo com a invenção, para suportar as propriedades de estabilidade através da finura do grão de austenita. Esse efeito ocorre, quando o teor de Nb perfaz 0,020 - 0,030 % em peso. Se o limite superior dessa faixa for ultrapassado, a soldabilidade e a tenacidade na zona de influência de calor pioram em uma solda realizada em um produto plano de aço de acordo com a invenção.

[034] B: o teor de boro do aço de um produto plano de aço de acordo com a invenção perfaz 0,0015 - 0,0025 % em peso, para otimizar a propriedade de estabilidade e a temperabilidade de um produto plano de aço de acordo com a invenção. Teores de boro muito elevados pioram as propriedades de tenacidade, ao passo que no caso de teores de B muito baixos, suas influências positivas não são perceptíveis.

[035] Cobre, níquel, titânio, vanádio, cobalto, volfrâmio, antimônio não são especificamente ligados ao aço, a partir do qual está composto o produto plano de aço de acordo com a invenção, mas sim, ocorrem como elementos de acompanhamento inevitáveis condicionados à produção. Em particular, o teor de Cu é limitado a 0,12 % em peso, para evitar influências negativas sobre a soldabilidade e tenacidade na zona de influência de calor de uma solda realizada no produto plano de aço. Os outros componentes da liga presentes de forma inevitável condicionados à produção, mencionados acima, também devem ser respectivamente limitados em seus teores de tal modo, que esses não têm respectivamente qualquer influência sobre as propriedades do produto plano de aço de acordo com a invenção.

[036] O respectivo teor de C % de C, o respectivo teor de Mn % de Mn, o respectivo teor de Cr % de Cr, o respectivo teor de Mo % de Mo, o respectivo teor de % de V, o respectivo teor de Cu % de Cu e o respectivo teor de Ni % de Ni da composição de aço de acordo com a invenção, devem ser ajustados, nesse caso, de maneira ideal em % em peso de tal modo, que o equivalente de carbono CE||w calculado de acordo com a fórmula

[037] CE||w = % de C+ % de Mn/6 + (% de Cr+% de Mo+% de V)/5 + (% de Cu+% de Ni)/15,

[038] satisfaz a condição:

[039] CE||w = 0,5.

[040] Através de uma tal conjugação dos teores da liga de um produto plano de aço de acordo com a invenção, obtém-se uma soldabilidade particularmente boa.

[041] Para produzir um produto plano de aço obtido de acordo com a invenção, são percorridas, de acordo com a invenção, as seguintes etapas operacionais: a) fundição de um aço fundido, que além de ferro e impurezas inevitáveis contém (em % em peso) C: 0,08 - 0,10 % Si: 0,015 - 0,50 % Mn: 1,20 - 2,00 % Al: 0,020 - 0,040 % Cr: 0,30 - 1,00 % Mo: 0,20 - 0,30 % Nb: 0,020 - 0,030 % B: 0,0015 - 0,0025 % P: até 0,025 % S: até 0,010 % N: até 0,006 %, para formar um lingote. b) caso seja necessário, aquecimento do lingote a uma temperatura de austenitização que perfaz 1200 - 1300 oC. c) pré-laminação do lingote aquecido dessa maneira a uma temperatura de pré-laminação que perfaz 950 - 1250 oC, sendo que o grau de moldagem total ev obtido através da pré-laminação perfaz pelo menos 50 %. d) laminação a quente pronta do lingote pré- laminado para formar uma tira quente, sendo que a temperatura final de laminação da laminação a quente perfaz 810 - 875 oC, o grau de moldagem total ev obtido através da laminação pronta perfaz pelo menos 70 % e a laminação a quente é efetuada sem uma umidificação do material laminado com lubrificante. e) resfriamento intenso da tira quente laminada a quente pronta com uma velocidade de resfriamento de pelo menos 40 K/s para uma temperatura de bobinamento de 200 - 500 oC, sendo que o resfriamento ocorre dentro de 10 segundos depois do término da laminação a quente. f) bobinamento da tira quente resfriada à temperatura de bobinamento.

[042] No decorrer do método de acordo com a invenção, dessa maneira, inicialmente são fundidos lingotes a partir de um aço fundido, que é ligado de acordo com os esclarecimentos resumidos acima em relação às influências de cada um dos elementos de liga, os quais, em seguida, desde que tenham sido previamente resfriados a uma temperatura muito baixa, são novamente aquecidos a uma temperatura de austenitização que perfaz 1200 oC a 1300 oC. O valor limite inferior da faixa a ser mantida de acordo com a invenção para a temperatura de austenitização é estabelecido, nesse caso, de tal modo, que a dissolução completa de elementos de liga na austenita e a homogeneização da estrutura são garantidos. O valor limite superior da faixa da temperatura de austenitização não deveria ser ultrapassado, para evitar o engrossamento do grão de austenita e uma formação elevada de carepa.

[043] De acordo com a invenção, a temperatura de pré-laminação na faixa de temperatura é de 950 oC a 1250 oC.

[044] A pré-laminação é efetuada, nesse caso, com um grau de moldagem total ev de pelo menos 50 %, sendo que o grau de moldagem total ev, isto é, em uma pré-laminação efetuada em várias fases da laminação, a soma das reduções de fases obtidas através da pré-laminação, é determinado de acordo com a seguinte fórmula:

[045] ev = (h0-h1)h0 * 100 %

[046] com h0: espessura de entrada do material laminado na pré-laminação em mm,

[047] h1: espessura de saída do material laminado na pré-laminação em mm.

[048] O limite inferior da faixa da temperatura de pré-laminação e o valor mínimo da soma das reduções de fases obtidas através da pré-laminação (grau de moldagem total ev) devem ser estabelecidos de tal modo, que os processos de recristalização ainda podem decorrer completamente. Por esse meio, antes de acabar a laminação, resulta uma austenita de granulação fina, que age de forma positiva sobre as propriedades de tenacidade, bem como o alongamento por ruptura.

[049] De acordo com a invenção, a temperatura de laminação final da laminação a quente efetuada, em geral, em uma linha de laminação, que compreende várias estruturas de laminação situa-se a 810 oC a 875 oC. O limite superior da faixa pré-determinada de acordo com a invenção para a temperatura de laminação final é estabelecido, nesse caso, de tal modo, que não se realiza qualquer recristalização da austenita durante a laminação no trem de laminação a quente pronta. Em consequência disto, resulta uma estrutura de granulação fina depois da transformação da fase. O limite inferior da faixa da temperatura de laminação final perfaz 810 oC. Nessa temperatura, ainda não se forma qualquer ferrita na laminação a quente, de modo que a tira laminada a quente é livre de ferrita na saída do trem de laminação a quente pronta.

[050] O grau de moldagem total ev obtido ao todo através dos estágios de laminação sucessivos da laminação a quente pronta perfaz, de acordo com a invenção, pelo menos 70 %, sendo que aqui o grau de moldagem total eF é calculado de acordo com a fórmula

[051] eF = (h0-h1)h0 * 100 %

[052] com h0: espessura do material laminado na entrada da linha de laminação a quente pronta em mm,

[053] h1: espessura do material laminado na saída linha de laminação a quente pronta em mm.

[054] Através do alto grau de moldagem total ev a ser obtido através da laminação a quente pronta, a transformação de fase se realiza a partir da austenita muito moldada. Isso age de forma positiva sobre a finura do grão, de modo que pequenos tamanhos de grãos estão presentes na estrutura do produto plano de aço produzido de acordo com a invenção.

[055] Em seguida à laminação a quente, é efetuado um resfriamento intenso, que ocorre dentro de 10 segundos depois do término da laminação a quente e prossegue com velocidades de resfriamento de pelo menos 40 k/s por tanto tempo, até ser obtida a temperatura de bobinamento respectivamente requerida de 200 oC a 500 oC. Nesse caso, de acordo com a presente invenção, resulta uma estrutura bainítica-martensítica com uma proporção estrutural de bainita e martensita, que no total perfaz pelo menos 95 % em volume, imediatamente antes do bobinamento. O resfriamento é efetuado, nesse caso, de modo tão rápido, que também no trajeto para o bobinamento na estrutura do produto plano de aço laminado a quente não resulta qualquer ferrita. A velocidade de resfriamento no resfriamento efetuado depois da laminação a quente e antes do bobinamento não deveria perfazer menos de 40 K/s, a fim de evitar a formação de componentes estruturais indesejáveis, tais como, por exemplo, ferrita. O limite superior para a velocidade de resfriamento situa-se na prática a 75 oK/s e não deveria ser ultrapassada, a fim de garantir uma superfície plana ideal do produto plano de aço produzido de acordo com a invenção.

[056] A pausa entre o término da laminação a quente e o início do resfriamento não deveria ultrapassar os 10 segundos, a fim de evitar, também aqui, que se formem componentes estruturais indesejáveis no produto plano de aço.

[057] A estrutura do produto plano de aço laminado a quente de acordo com a invenção resfriado dessa maneira consiste, na chegada à estação de bobinamento, no qual o produto plano de aço é enrolado para formar uma bobina, já regularmente, em pelo menos 95 % em volume, de bainita e martensita.

[058] A faixa da temperatura de bobinamento necessária, de acordo com a invenção, deve ser selecionada, nesse caso, de tal modo, que a estrutura bainítica- martensítica ambicionada no produto plano de aço pronto de acordo com a invenção esteja presente de forma segura. A uma temperatura de bobinamento situada acima de 500 oC, a estrutura bainítica-martensítica desejada não seria obtida, com a consequência, de que também as propriedades mecânicas ambicionadas de acordo com a invenção, tais como a alta estabilidade e tenacidade, não seriam obtidas. O limite inferior da temperatura de bobinamento não deve ser ultrapassado, a fim de garantir uma superfície plana e superfície do produto plano de aço de acordo com a invenção ideal sem tratamento posterior e, ao mesmo tempo, obter o efeito de partida desejado na bobina.

[059] Durante o bobinamento e no subsequente resfriamento na bobina, as partes restantes da estrutura até agora disponíveis além da bainita e martensita se transformam em martensita, bainita ou austenita residual, bem como em outros componentes ineficazes inevitáveis condicionados pela produção, contudo com respeito às propriedades do produto plano de aço de acordo com a invenção.

[060] A espessura dos produtos planos de aço laminados a quente produzidos de acordo com a invenção, perfaz tipicamente em 2 - 12 mm.

[061] No decorrer da produção de produtos planos de aço de alta resistência de acordo com a invenção, a tira laminada a quente respectivamente produzida é consequentemente diretamente resfriada do calor de laminação de acordo com a laminação termomecânica, que é realizada através da combinação de uma pré-laminação efetuada de acordo com a invenção com uma laminação a quente pronta efetuada do mesmo modo de acordo com a invenção, com altas velocidades de resfriamento e, de fato, de tal modo, que a estrutura desejada e, consequentemente, as propriedades mecânicas são ajustadas sem tratamento de calor posterior.

[062] Visto que a laminação a quente no trem de laminação a quente pronta é efetuada especificamente de acordo com a invenção sem aplicação de lubrificante na tira laminada a quente, a superfície do produto plano de aço na saída do trem de laminação a quente é livre de lubrificante. A dispensa do lubrificante tem a vantagem, de que a despesa ligada com a aplicação de lubrificante no processo de laminação é eliminada e assim é garantida uma maior economia de todo o processo. Ao mesmo tempo, através da dispensa do lubrificante, os recursos são protegidos e o impacto ambiental e climático é minimizado.

[063] Nesse caso, o procedimento de acordo com a invenção na produção de produtos planos de aço de acordo com a invenção tem a vantagem de que a transformação de fase depois do término da laminação a quente a partir de uma austenita rica em mistura é realizada com altas velocidades de resfriamento. Dessa maneira, são obtidas uma estrutura bainítica-martensítica de granulação fina e boas propriedades de tenacidade ou de alongamento de ruptura. Nesse caso, o método de acordo com a invenção prevê uma composição do produto plano de aço produzido de acordo com a invenção, que se destaca por elementos de liga de baixos custos, presentes em teores comparavelmente baixos. Elementos de liga caros e raros não são necessários para a produção de um produto plano de aço de acordo com a invenção, assim que também a esse respeito, os custos de produção associados com a produção de produtos planos de aço de acordo com a invenção são minimizados. Ao mesmo tempo, o conceito de liga ajustado de acordo com a invenção a teores mínimos de liga contribui para uma soldabilidade ideal dos produtos planos de aço de acordo com a invenção.

[064] Devido à supressão do tratamento térmico, as qualidades superficiais dos produtos planos de aço laminados a quente de acordo com a invenção são melhores em comparação com tiras laminadas a quente de alta resistência produzidas de modo convencional. Ao mesmo tempo, os custos de produção são reduzidos.

[065] Em consequência do baixo número das etapas operacionais e da dispensa de uma lubrificação durante a laminação a quente, o impacto ambiental associado com a produção dos produtos planos de aço de acordo com a invenção é igualmente reduzido.

[066] Também é claramente más simples a via de fabricação prevista de acordo com a invenção, de tal maneira que é possível levar a cabo com menor complexidade e um êxito seguro.

[067] Uma das características essenciais do modo de produção de acordo com a invenção consiste, consequentemente, em que as propriedades mecânicas sejam ajustadas pelo processo de laminação, pelo rápido resfriamento subsequente e pelo bobinamento. Outros tratamentos térmicos depois do bobinamento não são necessários no procedimento de acordo com a invenção, a fim de ajustar as propriedades desejadas do respectivo produto plano de aço de acordo com a invenção. A alta tenacidade e o alongamento de ruptura de um produto plano de aço de acordo com a invenção são obtidos, antes, sem tratamento térmico posterior.

[068] Com a invenção, está à disposição, dessa maneira, um produto plano de aço com um limite mínimo de elasticidade aparente de 900 MPa, cujo espectro de propriedades tornam o mesmo particularmente adequado para a construção leve de chassis de veículos comerciais e outras partes de carrocerias, que são expostos quando são usadas cargas elevadas.

[069] Através do uso dos produtos planos de aço de acordo com a invenção na construção de veículos comerciais, é possível produzir, dessa maneira, componentes com melhores qualidades superficiais, com um peso mais baixo e com um comportamento ideal sob carga estática e dinâmica, em particular, no caso de um acidente. Através do uso coerente dessas vantagens, os veículos podem ser fabricados com auxílio dos produtos planos de aço de acordo com a invenção, que não apresentam apenas um baixo peso e associado a isso, permitem uma redução do consumo de energia acumulado na operação do respectivo veículo, mas sim, nos quais também a carga útil é aumentada e, dessa maneira, a utilização de energia é otimizada em relação ao peso da carga.

[070] A seguir, a invenção é esclarecida em detalhes com base em exemplos de execução.

[071] No laboratório foram produzidos dois aços fundidos S1, S2, cujas composições são indicadas na tabela 1. Os aços fundidos S1, S2 foram fundidos respectivamente para formar lingotes. Devido às condições laboratoriais, as medidas dos lingotes respectivamente fundidos a partir dos aços S1, S2 são de respectivamente 150 mm x 150 mm x 500 mm.

[072] Em seguida, os lingotes foram respectivamente aquecidos a uma temperatura de austenitização TA.

[073] Os lingotes aquecidos dessa maneira ou mantidos à respectiva temperatura de austenitização TA são, em seguida, previamente laminados a temperaturas de pré- laminação TV e graus de moldagem de pré-laminação eV e, em seguida, esses foram laminados a quente com graus de moldagem de laminação pronta eF e temperaturas finais de laminação a quente TWE para formar tiras laminadas a quente W1 - W17 com uma espessura d de 3 - 10 mm.

[074] Dentro de 3 segundos depois do término da laminação a quente, as tiras laminadas a quente W1 - W17 obtidas foram resfriadas de modo acelerado com uma velocidade de resfriamento dT a uma temperatura de bobinamento TH, na qual essas foram enroladas, em seguida, respectivamente para formar uma bobina.

[075] Para cada uma das tiras laminadas a quente W1 - W17 respectivamente enroladas para formar uma bobina, a tabela 2 indica o aço, a partir do qual a respectiva tira laminada a quente W1 - W17 é produzida, bem como a temperatura de austenitização TA respectivamente ajustada, a temperatura de pré-laminação TV, o grau de moldagem da pré-laminação eV, a temperatura final de laminação a quente TWE, o grau de moldagem total eF obtido através da laminação a quente pronta, a espessura d, a velocidade de resfriamento dT e a tem de bobinamento TH.

[076] Depois do resfriamento na bobina, examinaram-se as propriedades mecânicas, bem como a estrutura das tiras laminadas a quente W1 - W17. Os ensaios de tração para determinar o limite de elasticidade aparente ReH, a estabilidade à tração Rm e o alongamento de ruptura A foram efetuados, nesse caso, de acordo com a norma DIN EN ISO 68921 em amostras longitudinais. Os ensaios de flexão por choque para determinar o trabalho de flexão por choque Av a -20 oC ou -40 oC foram efetuados em amostras longitudinais de acordo com a norma DIN EN ISO 148-1.

[077] O exame estrutural foi efetuado por meio de microscopia fotoeletrônica e eletrônica de varredura em cortes longitudinais. Para isso, as amostras foram retiradas de um quarto da largura da tira das tiras laminadas a quente W1 - W17 e causticadas com nital ou dissulfito de sódio.

[078] A determinação dos componentes de estrutura foi efetuada por meio de uma análise superficial, que é descrita por H. Schumann e H. Oettel em “Metallografie” 14a edição, 2005 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, em uma condição de amostra com 1/3 de espessura da chapa.

[079] As propriedades mecânicas determinadas dessa maneira e os componentes da estrutura são reunidos na tabela 3. Verifica-se, que as tiras laminadas a quente W1 - W17 produzidas de acordo com a invenção apresentam altas propriedades de estabilidade combinadas com boas propriedades de tenacidade, bem como bom alongamento de ruptura.

[080] A estrutura das tiras laminadas a quente W1 - W9 produzidas de acordo com a invenção e as tiras laminadas a quente W12 - W16 também produzidas de acordo com a invenção, apresentam entre 5 e 33 % de martensita, sendo que o resíduo consiste respectivamente em bainita. As tiras laminadas a quente produzidas de acordo com a invenção têm, nesse caso, respectivamente altos valores de estabilidade com boas propriedades de alongamento.

[081] Em contrapartida, no caso das tiras laminadas a quente W10 não produzidas de acordo com a invenção (a velocidade de resfriamento dT é muito baixa), W11 (a temperatura final de laminação a quente TWE é muito alta) e W17 (a temperatura de bobinamento TH é muito alta), a estrutura consiste apenas em bainita. Em consequência disso, as tiras laminadas a quente W10, W11 e W17 não de acordo com a invenção não atingem a combinação de propriedades ideal, que destaca as tiras laminadas a quente W1 - W9 e W12 produzidas de acordo com a invenção.

*) Os dados em % em peso, restante ferro e impurezas inevitáveis inclusive traços ineficazes de Ni, Ti, V, Co, Sb, W Tabela 1

Tabela 2

Tabela 3

Claims (5)

1. PRODUTO PLANO DE AÇO com uma espessura de 2 a 12 mm e possui um limite mínimo de elasticidade aparente de 900 MPa, um alongamento de ruptura de pelo menos 8%, uma resistência à tração de 950 - 1300 MPa e um trabalho de flexão por choque a - 40°C de 40 - 120 J, com uma estrutura bainítica- martensítica livre de ferrita, caracterizado por consistir em pelo menos 95% em volume por martensita e bainita com uma proporção de martensita de pelo menos 5% em volume e apresentar, como resíduo, até 5% em volume de austenita residual, bem como apresentar componentes de estrutura inevitavelmente condicionados à produção e com uma composição, que além de ferro e impurezas inevitáveis (em % em peso) consiste de C: 0,08 - 0,10 % Si: 0,015 - 0,50 % Mn: 1,20 - 2,00 % Al: 0,020 - 0,040 % Cr: 0,30 - 1,00 % Mo: 0,20 - 0,30 % Nb: 0,020 - 0,030 % B: 0,0015 - 0,0025 % P: até 0,025 % S: até 0,010 % N: até 0,006 %, em que as impurezas compreendem até 0,12% Cu, até 0,090% Ni, até 0,0030% Ti, até 0,009% V, até 0,0090% Co, até 0,004% Sb e até 0,0009% W e em que se aplica o seguinte ao equivalente de carbono CE||w, sua composição é válida com CE||w < 0,5 com CE||W = % de C + % de Mn / 6 + (% de Cr + % de Mo + % de V) / 5 + (% de Cu + % de Ni) / 15, sendo que com % de C, o respectivo teor de C é designado em % em peso, % de Mn, o respectivo teor de Mn é designado em % em peso, % de Cr, o respectivo teor de Cr é designado em % em peso, % de Mo, o respectivo teor de Mo é designado em % em peso, % de V, o respectivo teor de V é designado em % em peso, % de Cu, o respectivo teor de Cu é designado em % em peso e % de Ni, o respectivo teor de Ni é designado em % em peso.

2. PRODUTO PLANO DE AÇO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo seu teor de Si perfazer no máximo 0,25% em peso.

3. PRODUTO PLANO DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por apresentar pelo menos 0,001% em peso de N.

4. MÉTODO PARA PRODUZIR UM PRODUTO PLANO DE AÇO, conforme definido nas reivindicações 1 a 3, caracterizado por compreender as seguintes etapas operacionais: a) fundição de um aço fundido, que além de ferro e impurezas inevitáveis consiste de (em % em peso) C: 0,08 - 0,10% Si: 0,015 - 0,50% Mn: 1,20 - 2,00% Al: 0,020 - 0,040% Cr: 0,30 - 1,00% Mo: 0,20 - 0,30% Nb: 0,020 - 0,030% B: 0,0015 - 0,0025% P: até 0,025% S: até 0,010% N: até 0,006%, para formar um lingote, em que as impurezas compreendem até 0,12% Cu, até 0,090% Ni, até 0,0030% Ti, até 0,009% V, até 0,0090% Co, até 0,004% Sb e até 0,0009% W e em que se aplica o seguinte ao equivalente de carbono CE||w, sua composição é válida com CE||w < 0,5 com CE||W = % de C + % de Mn / 6 + (% de Cr + % de Mo + % de V) / 5 + (% de Cu + % de Ni) / 15, sendo que com % de C, o respectivo teor de C é designado em % em peso, % de Mn, o respectivo teor de Mn é designado em % em peso, % de Cr, o respectivo teor de Cr é designado em % em peso, % de Mo, o respectivo teor de Mo é designado em % em peso, % de V, o respectivo teor de V é designado em % em peso, % de Cu, o respectivo teor de Cu é designado em % em peso e % de Ni, o respectivo teor de Ni é designado em % em peso. b) se o lingote foi previamente resfriado a uma temperatura que é muito baixa, se aquece o lingote a uma temperatura de austenitização que perfaz 1200 - 1300oC, c) pré-laminação do lingote aquecido dessa maneira a uma temperatura de pré-laminação que perfaz 950 - 1250oC, sendo que o grau de moldagem total ev obtido através da pré- laminação perfaz pelo menos 50%, d) termine para formar uma laminação a quente pronta do lingote pré-laminado para formar uma tira quente, com 2 a 12 mm de espessura, sendo que a temperatura final de laminação da laminação a quente perfaz 810 - 875oC, o grau de moldagem total ev obtido através da laminação pronta perfaz pelo menos 70% e a laminação a quente é efetuada sem uma umidificação do material laminado com lubrificante, e) resfriamento intenso da tira quente laminada a quente pronta com uma velocidade de resfriamento de pelo menos 40 K/s para uma temperatura de bobinamento de 200 - 500oC, sendo que o resfriamento ocorre dentro de 10 segundos depois do término da laminação a quente, f) bobinamento da tira quente resfriada à temperatura de bobinamento.

5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pela quantidade de N em peso no produto plano de aço consistir em 0,001-0,006%.