BR112016025118B1

BR112016025118B1 - chapa de aço de alta resistência e método para fabricação da mesma

Info

Publication number: BR112016025118B1
Application number: BR112016025118-0A
Authority: BR
Inventors: Hayato Saito; Katsumi Kojima; Masaki Tada; Hiroki Nakamaru
Original assignee: Jfe Steel Corporation
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2015-04-22
Publication date: 2021-02-17
Also published as: CN106460125A; JP5907315B1; CN110699600B; CN110699600A; AU2015254783B2; EP3138936A1; KR20160096211A; WO2015166646A1; PH12016501833B1; BR112016025118A2; TWI545203B; MX2016014060A; MY191191A; EP3138936B1; AU2015254783A1; EP3138936A4; CN106460125B; TW201546296A; JPWO2015166646A1; KR101748689B1

Abstract

A invenção proporciona chapas de aço de alta resistência tendo boa conformação (trabalhabilidade) e resistência e métodos para a fabricação de tais chapas de aço. A chapa de aço de alta resistência tem uma composição química, incluindo, % em massa, C: 0, 010% a 0, 080%, Si: 0,05% ou menos, Mn: 0,10% a 0,70%, P: 0,03% ou menos, S: 0,020% ou menos, Al: 0,005% a 0,070% e N: 0,0120% a 0,0180%, o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis, nitrogênio presente como nitrogênio soluto com um teor de 0,0100% ou mais no teor de N, o tamanho médio de grão de ferrita sendo de 7,0 μm ou menos, a densidade das deslocações em uma profundidade de espessura de chapa a partir da superfície de 1/4 sendo de 4,0 x 1014 m-2 a 2.0 x 1015 m-2, a resistência à tração e o alongamento no sentido transversal perpendicular à direção de laminação após o tratamento de envelhecimento, sendo de 530 MPa ou mais e 7% ou mais.

Description

CHAPA DE AÇO DE ALTA RESISTÊNCIA E MÉTODO PARA FABRICAÇÃO DA MESMA

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção refere-se às chapas de aço de alta resistência que são adequadas como materiais para fazer latas que são utilizados na produção de latas de alimentos e latas de bebidas, e aos métodos de fabricação dessas chapas de aço. As chapas de aço de alta resistência da invenção exibem conformação excelente e podem ser convenientemente usadas para a fabricação de extremidades de fácil abertura (EOEs) e corpos soldados de latas.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

[002] Chapas de aço chamadas de aços DR (duplamente reduzidas) são por vezes utilizadas chapas de aço para fabricação de latas para a produção de latas de bebidas e latas de alimentos e são formadas em partes, tais como tampas, fundos e corpos de lata de três peças. Na fabricação de aços DR, as chapas de aço são laminadas a frio novamente após recozimento. Os aços DR podem ser facilmente reduzidos em espessura, enquanto aumentando a dureza em comparação com os aços SR (reduzidos uma única vez) cuja produção envolve apenas a laminação de têmpera com uma pequena redução de laminação.

[003] Nos últimos anos, considerações para a redução da carga ambiental e economia de custo exigem que a quantidade de chapas de aço usada nas latas de bebidas e nas latas de alimentos seja reduzida. Esta tendência tem levado a uma maior demanda para o uso de aços DR como chapas de aço para fabricação de latas para facilitar o afinamento de chapas de aço.

[004] Com a dureza sendo aumentada como resultado de endurecimento de trabalho, os aços DR geralmente têm baixa conformação. Portanto, é necessário que a conformação dos aços DR seja melhorada para que os aços DR sejam devidamente utilizados como chapas de aço de fabricação de latas. Por exemplo, as Literaturas de Patente 1 e 2 propõe aços DR que têm conformação melhorada.

[005] A Literatura de Patente 1 propõe aços DR caracterizados em que o aço contém, em % em massa, C: 0,02% a 0,06%, Si: 0,03% ou menos, Mn: 0,05% a 0,5%, P: 0,02% ou menos, S: 0,02% ou menos, Al: 0,02% a 0,10% e N: 0 008% a 0, 015%, o equilíbrio sendo Fe e impurezas inevitáveis, a quantidade de N soluto (Ntotal - NasAlN) na chapa de aço é de 0, 006% ou mais, o alongamento total na direção de laminação após tratamento de envelhecimento é de 10% ou mais, o alongamento total na direção de largura da chapa após o tratamento de envelhecimento é de 5% ou mais, e o valor médio de Lankford após tratamento de envelhecimento é 1.0 ou menos.

[006] A Literatura de Patente 2 propõe chapas de aço finas de alta resistência com excelente flangeabilidade para latas soldadas caracterizadas em que o aço contém, em % em massa, C: mais do que 0,04% e 0,08% ou mais, Si: 0,02% ou menos, Mn: 1,0% ou menos, P: 0,04% ou menos, S: 0,05% ou menos, Al: 0,1% ou menos e N: 0,005 a 0,02%, do total de C soluto e de N soluto dissolvido na chapa de aço satisfaz 50 ppm ≤ C soluto + N soluto ≤ 200 ppm, a quantidade de C soluto na chapa de aço é igual ou superior a 50 ppm, e a quantidade de N soluto na chapa de aço é 50 ppm ou mais, o equilíbrio da composição sendo Fe e impurezas inevitáveis.

Lista de Citações Literatura de patentes

[007] PTL 1: WO 2008/018531
PTL 2: Publicação de Pedido de Patente Japonês Não Examinado N° 2002-294399

Sumário da Invenção Problema Técnico

[008] No entanto, as técnicas mencionadas acima na arte têm os seguintes problemas.

[009] A técnica descrita na Literatura de Patente 1 não necessariamente tem boa conformação, dependendo das condições tais como o número de etapas na formação de rebites em latas EOE. Além disso, a técnica descrita na Literatura de Patente 1 não obtém trabalhabilidade suficiente tal como flangeabilidade para latas de três peças.

[010] Na técnica descrita na Literatura de Patente 2, a conformação de rebite necessária para a produção de latas EOE é insuficiente. Além disso, a técnica implica tratamento prolongado de envelhecimento em excesso a fim de diminuir a quantidade de C soluto, causando uma diminuição na eficiência da produção.

[011] A presente invenção foi feita à luz das circunstâncias acima descritas. Para resolver os problemas na arte acima descrita, um objetivo da invenção é o de fornecer chapas de aço de alta resistência tendo boa conformação (trabalhabilidade) e resistência e métodos para a fabricação de tais chapas de aço.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA

[012] Para alcançar o objetivo acima, os presentes inventores realizaram estudos extensivos. Como resultado, os presentes inventores descobriram que a otimização da composição química do aço, das condições de laminação a quente, das condições de laminação a frio, das condições de recozimento e das condições de laminação secundária a frio (condições DR) obtém uma resistência à tração de 530 MPa ou mais e um alongamento de 7% ou mais no sentido transversal após o tratamento de envelhecimento. Além disso, os presentes inventores descobriram que o tamanho médio de grão de ferrita e a densidade das deslocações na espessura de chapa de 1/4 contribuem para a satisfação de resistência à tração e alongamento mencionados acima. A presente invenção foi concluída com base nas descobertas. Especificamente, a invenção consiste nos seguintes aspectos.

[013] (1) Uma chapa de aço de alta resistência tendo uma composição química, incluindo, em % em massa, C: 0,010% a 0,080%, Si: 0,05% ou menos, Mn: 0,10% a 0,70%, P: 0,03% ou menos, S: 0,020% ou menos, Al: 0,005% a 0,070% e N: 0,0120% a 0,0180%, o equilíbrio sendo Fe e impurezas inevitáveis, nitrogênio presente como nitrogênio soluto com um teor de 0,0100% ou mais no teor de N, um tamanho médio de grão de ferrita sendo 7,0 μm ou menos, uma densidade de deslocações em uma profundidade de espessura de chapa de 1/4 a partir da superfície sendo de 4,0 x 1014 m-2 a 2,0 x 1015 m-2, uma resistência à tração e um alongamento no sentido transversal perpendicular à direção de laminação após o tratamento de envelhecimento, sendo de 530 MPa ou mais e 7% ou mais.

[014] (2) Um método para a fabricação de chapa de aço de alta resistência descrita em (1) incluindo uma etapa de laminação a quente de aquecer uma placa em uma temperatura de aquecimento de 1.180°C ou mais, laminando a placa com uma temperatura de acabamento de laminação a quente de 820 a 900°C e enrolando da chapa a uma temperatura de enrolamento de 640°C ou menos, uma etapa de laminação a frio primária de decapagem da chapa de aço laminada a quente e laminação a frio da chapa com uma redução de laminação de 85% ou mais, uma etapa de recozimento primeiramente recozendo a chapa de aço laminada a frio em 620°C até 690°C e uma etapa de laminação secundária a frio da chapa de aço recozida laminada secundariamente a frio, com uma redução de laminação de 8 a 20%.

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO

[015] As chapas de aço de alta resistência da invenção têm uma composição química específica, um tamanho médio de grão de ferrita de 7,0 μm ou menos e uma densidade de deslocações a uma profundidade de 1/4 de espessura de chapa a partir da superfície de 4,0 x 1014 m-2 a 2,0 x 1015 m-2. Com essa configuração, as chapas de aço obtêm uma resistência à tração de 530 MPa ou mais e um alongamento de 7% ou mais no sentido transversal após o tratamento de envelhecimento.

[016] As chapas de aço de alta resistência da invenção têm alta conformação, conforme descrito acima, e podem ser convenientemente utilizadas em aplicações em que as chapas de aço são formadas em rebites ou são flangeadas. Em particular, as chapas de aço de alta resistência inventivas têm uma resistência à tração de 530 MPa ou mais. Essa resistência suficiente permite que as chapas formem corpos ou tampas de lata de qualidade, mesmo quando a espessura da chapa é reduzida em comparação com os materiais convencionais. A redução da espessura da chapa economiza recursos e custos.

[017] As chapas de aço de alta resistência da invenção, que são excelentes em conformação e resistência, são utilizadas não apenas em vários tipos de latas de metal, mas também se espera que tenham uso em uma ampla gama de aplicações, tal como caixas internas de bateria, em vários aparelhos domésticos e em peças elétricas e em peças automotivas.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

[018] A seguir, serão descritas algumas modalidades da invenção. No entanto, o escopo da invenção não é limitado a tais modalidades.

[019] As chapas de aço de alta resistência da invenção têm uma composição química específica, e o tamanho médio de grão de ferrita, e a densidade das deslocações na espessura de chapa de 1/4, são controlados de modo a ficar nas faixas específicas. Em virtude desta configuração, as chapas de aço de alta resistência inventivas alcançam excelente conformação enquanto exibindo grande resistência. A seguir, a composição química, o tamanho médio de grão de ferrita, a densidade das deslocações em espessura de chapa de 1/4, a qualidade (alta resistência, alta conformação) de chapas de aço de alta resistência e os métodos para fabricação de chapas de aço de alta resistência serão sequencialmente descritos.

COMPOSIÇÃO QUÍMICA

[020] A chapa de aço de alta resistência da invenção tem uma composição química, incluindo, em % em massa, C: 0,010 a 0,080%, Si: 0,05% ou menos, Mn: 0,10% a 0,70%, P: 0,03% ou menos, S: 0,020% ou menos, Al: 0,005% a 0,070% e N: 0,0120% a 0,0180%, o equilíbrio sendo Fe e impurezas inevitáveis. O teor de N no aço, de 0,0100% ou mais, é o teor de nitrogênio soluto. Esses componentes serão descritos abaixo. Na descrição seguinte, "%" indica "% em massa".

C: 0,010% a 0,080%

[021] Carbono é um elemento que contribui para aumentar a resistência das chapas de aço. Ao limitar o teor de C a 0,010% ou mais, o aço pode atingir uma resistência à tração de 530 MPa ou mais no sentido transversal após o tratamento de envelhecimento. Se o teor de C exceder 0,080%, o alongamento no sentido transversal após o tratamento de envelhecimento cai abaixo de 7% e as chapas de aço apresentam flangeabilidade ou conformação de rebite insuficiente. Assim, o teor de C deve ser limitado a 0,080% ou menos. Para assegurar uma boa flangeabilidade e conformação de rebite, é preferível que o teor de C seja inferior a 0,040%. Como o tamanho médio de grão de ferrita é reduzido com o aumento do teor de C, é preferível que o teor de C seja de 0.020% ou mais, para garantir que as chapas de aço apresentem alta resistência.

Si: 0,05% ou menos

[022] Se as chapas de aço contêm uma quantidade excessivamente grande de silício, o elemento é enriquecido na superfície para causar uma diminuição nas propriedades de tratamento de superfície das chapas de aço. Consequentemente, a resistência à corrosão das chapas de aço é reduzida. Assim, o teor de Si precisa ser limitado a 0,05% ou menos. O teor de Si é preferivelmente de 0,03% ou menos.

Mn: 0,10% a 0,70%

[023] O manganês tem um efeito de aumentar a dureza das chapas de aço mediante fortalecimento da solução. Além disso, o manganês forma MnS e, assim, efetivamente impede a diminuição da ductilidade a quente (propriedades de fundição), atribuída ao enxofre presente no aço. Para obter esses efeitos, o teor de Mn deve ser limitado a 0,10% ou mais. Como o manganês tem um efeito de reduzir o tamanho de grão, é preferível que o teor de Mn seja igual ou superior a 0,20%. Além disso, o manganês diminui a taxa de difusão de nitrogênio e, assim, inibe a formação de AlN para garantir a presença de nitrogênio como soluto. Assim, a adição de manganês é eficaz, especialmente quando a resistência à tração é aumentada para 590 MPa ou mais. Considerando esses fatos, é mais preferível que o teor de Mn seja superior a 0,50%. O teor de Mn é limitado a 0,70% ou menos porque qualquer adição excessiva de manganês não só resulta na saturação dos efeitos acima, mas também provoca uma diminuição acentuada em alongamento.

P: 0,03% ou menos

[024] Fósforo em abundância causa uma diminuição em conformação mediante endurecimento excessivo ou segregação central. Além disso, a presença de uma grande quantidade de fósforo causa uma diminuição na resistência à corrosão. Assim, o teor de P é limitado a 0,03% ou menos. O teor de P é preferivelmente de 0,02% ou menos.

S: 0,020% ou menos

[025] O enxofre forma sulfetos no aço para causar uma diminuição da ductilidade a quente das chapas de aço. Assim, o teor de S é limitado a 0,020% ou menos. O teor de S é preferivelmente de 0,015% ou menos.

Al: 0,005% a 0,070%

[026] O alumínio é um elemento adicionado como um desoxidante. Para obter esse efeito, o teor de Al deve ser limitado a não menos de 0,005%. O alumínio diminui a quantidade de nitrogênio soluto no aço mediante a formação de AlN com nitrogênio. A diminuição na quantidade de nitrogênio soluto resulta em uma diminuição na resistência das chapas de aço. Assim, o teor de Al é limitado a 0,070% ou menos. Para garantir que a quantidade de nitrogênio soluto seja estavelmente de 0,0100% ou mais, é preferível que o teor de Al seja de 0,020% ou menos, e mais preferivelmente de 0,018% ou menos.

N: 0,0120% a 0,0180%, N Soluto: 0,0100% ou mais

[027] O nitrogênio presente sob a forma de nitrogênio soluto contribui para aumentar a resistência das chapas de aço. Quando o nitrogênio soluto está presente em 0,010% ou mais, a introdução de deslocações durante a laminação secundária a frio é facilitada e, consequentemente, o equilíbrio entre alta resistência e conformação é aperfeiçoado. Para obter esses efeitos, o teor de nitrogênio sob a forma de nitrogênio soluto precisa ser limitado a 0,0100% ou mais. O teor de N soluto é mais preferivelmente de 0,0120% ou mais. Para garantir que o teor de N soluto seja de 0,0100% ou mais, o teor de N precisa ser limitado a 0,0120% ou mais. O teor de N é preferivelmente superior a 0,0130%. Para garantir que o teor de N soluto seja estavelmente de 0,0120% ou mais, é preferível que a formação de AlN durante as etapas de fabricação seja suprimida por um, ou por uma combinação de qualquer um de (1) controlar o teor de Mn para mais de 0,50%, (2) controlar a temperatura de enrolamento durante laminação a quente para 640°C ou menos, de preferência para 600°C ou menos e mais preferivelmente para 580°C ou menos e (3) controlar a temperatura do recozimento para 690°C ou menos e mais preferivelmente inferior a 680°C. Quando a resistência à tração é aumentada para 600 MPa ou mais a fim de aumentar ainda mais a resistência ou para reduzir a espessura das latas, é preferível que todas as três condições acima sejam combinadas para que o aço apresente alta conformação com o alongamento sendo de 10% ou mais. Por outro lado, acrescentar uma grande quantidade de nitrogênio provoca uma diminuição no alongamento e, consequentemente, resulta em diminuição de conformação e flangeabilidade de rebite. Assim, o teor de N é limitado a 0,0180% ou menos. O teor de N é preferivelmente de 0,0170% ou menos. Com o teor de N estando na faixa acima, o teor de nitrogênio na forma de nitrogênio soluto é de 0,0180% ou menos.

[028] O equilíbrio, após a dedução dos componentes essenciais acima, é ferro e impurezas inevitáveis.

Tamanho Médio de Grão de Ferrita: 7,0 μm ou menos

[029] Nas chapas de aço que satisfazem a composição química acima e também têm uma densidade específica de deslocações em uma profundidade de espessura de chapa de 1/4, o equilíbrio entre alta resistência e conformação é aperfeiçoado, ao se reduzir o tamanho dos grãos de ferrita, de modo que o tamanho médio de grão de ferrita seja 7,0 μm ou menos. Além disso, a redução no tamanho médio de grão de ferrita fornece outra vantagem em que é prevenida a rugosidade do revestimento após operação. Em vista disso, o tamanho médio de grão de ferrita é preferivelmente de 6.5 μm ou menos. O tamanho médio de grão de ferrita é um valor medido pelo método descrito nos EXEMPLOS. Com o tamanho de grãos de ferrita após recozimento sendo menor, a introdução de deslocações durante a laminação secundária é facilitada com mais eficiência e, consequentemente, alta resistência é obtida mesmo com uma menor redução de laminação. Consequentemente, o equilíbrio entre alta resistência e conformação é aperfeiçoado. O tamanho médio de grão de ferrita após laminação secundária é reduzido comparado àquele após recozimento (antes da laminação secundária a frio). Em vista desse fato, é mais preferível que o tamanho médio de grão de ferrita após a laminação secundária seja de 6,0 μm ou menos para que se obtenha os efeitos acima. O limite de tamanho médio de grão de ferrita não é particularmente limitado. Se, no entanto, os grãos forem excessivamente pequenos, o equilíbrio entre alta resistência e conformação é diminuído. Por esta razão, o tamanho médio de grão é preferivelmente de 1,0 μm ou mais. A microestrutura do aço inventivo baseia-se em ferrita e a fase de ferrita representa 98% em volume ou mais.

Densidade de Deslocações em Espessura de Chapa de 4,0 x 1014 m-2 a 2,0 x 1015 m-2

[030] Na invenção, o controle da densidade de deslocações de chapas de aço é importante a fim de satisfazer a resistência e conformação das chapas de aço, ao mesmo tempo. Na invenção, a densidade das deslocações em uma profundidade de espessura de chapa de 1/4 precisa ser controlada para 4,0 x 1014 m-2 ou mais para que se obtenha um aumento em resistência. Deslocações presentes em uma densidade excessivamente alta induzem a ocorrência de espaços vazios, durante a formação e, portanto, causam uma diminuição na conformação das chapas de aço. Assim, a densidade de deslocações precisa ser controlada para 2,0 x 1015 m-2 ou menos. Para controlar a densidade de deslocações na faixa acima, em particular, é importante que o teor de N soluto seja controlado para 0,0100% ou preferivelmente de 0,0120% ou mais, e o tamanho médio de grão de ferrita seja controlado para 7,0 μm ou menos, preferivelmente de 6,5 μm ou menos ou mais preferivelmente de 6,0 μm ou menos. A densidade de deslocações na espessura de chapa de 1/4 é um valor medido pelo método descrito nos EXEMPLOS.

Qualidade

[031] As chapas de aço de alta resistência da presente invenção alcançam elevada conformação, enquanto tendo alta resistência em virtude de ter a composição química descrita acima e também porque o tamanho médio de grão de ferrita e a densidade de deslocações na espessura de chapa de 1/4 são controlados para 7,0 μm ou menos e a partir de 4.0 x 1014 m-2 a 2.0 x 1015 m-2.

[032] Em geral, é muito difícil que chapas finas de aço satisfaçam ambas, elevada resistência e elevada conformação. O termo "fina" significa que a espessura não é superior a 0,26 mm. De acordo com a presente invenção, a espessura da chapa pode ser reduzida para 0,12 mm garantindo ainda que alta resistência e alta conformação possam ser satisfeitas ao mesmo tempo.

[033] O termo "alta resistência" significa que a resistência à tração na direção transversal, perpendicular à direção de laminação após o tratamento de envelhecimento, não é inferior a 530 MPa. Com a resistência à tração não sendo inferior a 530 MPa, resistência suficiente das latas pode ser assegurada quando as chapas de aço são formadas em tampas de lata ou corpos de lata. A resistência à tração é preferivelmente de 550 MPa ou mais e mais preferivelmente de 590 MPa ou mais. Com a resistência à tração sendo igual ou superior a 550 MPa, alta resistência e alta conformação podem ser satisfeitas simultaneamente mesmo quando as chapas são extremamente finas. A frase "extremamente fina" significa que a espessura é de 0,18 mm ou menos.

[034] Pelo termo "elevada conformação", se quer dizer que o alongamento no sentido transversal, perpendicular à direção de laminação após o tratamento de envelhecimento, é igual a 7% ou mais. Com o alongamento sendo de 7% ou mais, as chapas de aço de alta resistência da invenção aplicadas em corpos de lata ou latas EOE apresentam propriedade de flangeabilidade suficiente, necessária para a produção de corpos de lata ou conformação de rebite exigidas na fabricação de latas EOE. Maior conformação é necessária quando a resistência à tração é tão elevada quanto 550 MPa ou mais, e neste caso é preferível que o alongamento no sentido transversal após o tratamento de envelhecimento seja de 10% ou mais.

[035] Na produção de latas, as chapas de aço são frequentemente formadas após os revestimentos serem cozidos nas chapas de aço. Em vista disso, o tratamento de envelhecimento antes da avaliação da qualidade deve ser equivalente a esse cozimento.

Métodos para a Fabricação de Chapas de Aço de Alta Resistência

[036] Em seguida, será descrito um exemplo dos métodos para a fabricação de chapas de aço de alta resistência da invenção.

[037] As chapas de aço de alta resistência da invenção podem ser produzidas por um método incluindo uma etapa de laminação a quente, uma etapa de laminação primária a frio, uma etapa de recozimento e uma etapa de laminação secundária a quente. Essas etapas serão descritas abaixo.

Etapa de Laminação a Quente

[038] Na etapa de laminação a quente, uma placa com a composição química acima, exceto o teor de N soluto (o teor de N soluto pode ser satisfeito ou não-satisfeito) é aquecida a uma temperatura de aquecimento de 1.180°C ou mais, laminada com a temperatura de acabamento de laminação a quente sendo de 820 a 900°C e enrolada em uma temperatura de enrolamento de 640°C ou menos.

[039] Se a temperatura de aquecimento da placa for excessivamente baixa, parte da AlN não é dissolvido e, consequentemente, o teor de N soluto é reduzido. Assim, a temperatura de aquecimento é limitada a 1.180°C ou mais. A temperatura de aquecimento é preferivelmente de 1.200°C ou mais. Enquanto o limite superior da temperatura de aquecimento não é especificamente limitado, uma temperatura de aquecimento excessivamente alta pode originar a ocorrência de crostas excessivas, resultando em defeitos na superfície do produto. Assim, a temperatura de aquecimento é preferivelmente de 1300°C ou menos.

[040] Se a temperatura de acabamento de laminação a quente for superior a 900°C, os grãos na chapa laminada a quente são engrossados e, consequentemente, o tamanho de grão na chapa recozida é aumentado e a dureza da chapa de aço é diminuída. Assim, a temperatura de acabamento de laminação a quente é limitada a 900°C ou menos. Se temperatura de acabamento de laminação a quente for inferior a 820°C, a laminação ocorre no ou abaixo do ponto de transformação Ar3 e, consequentemente, a conformação é diminuída devido à formação de grãos grossos e o restante de microestrutura de deformação. Assim, a temperatura de acabamento de laminação a quente é limitada a 820°C ou mais. A temperatura de acabamento de laminação a quente é preferivelmente de 840°C ou mais.

[041] Se a temperatura de enrolamento for superior a 640°C, uma grande quantidade de AlN é formada durante o enrolamento e, consequentemente, a quantidade de nitrogênio soluto é reduzida. Além disso, enrolamento a mais de 640°C resulta em engrossamento dos grãos na chapa laminada a quente e, portanto, faz com que o tamanho de grão após recozimento seja aumentado. Por essas razões, a temperatura de enrolamento é limitada a 640°C ou menos. A temperatura de enrolamento preferivelmente é de 600°C ou menos e mais preferivelmente de 580°C ou menos. O limite inferior da temperatura de enrolamento não é particularmente limitado. Se, no entanto, a temperatura de enrolamento for excessivamente baixa, uma grande variação de temperatura é causada durante o resfriamento, possivelmente dando origem a grandes variações na resistência à tração e alongamento. Em vista disso, a temperatura de enrolamento é preferivelmente de 500°C ou mais.

Etapa de Laminação Primária a Frio

[042] Na etapa de laminação primária a frio, a chapa de aço laminada a quente é decapada e primeiramente laminada a frio com uma redução de laminação de 85% ou mais.

[043] As condições de decapagem não são particularmente limitadas, desde que as crostas de revestimento possam ser removidas. Podem ser utilizados métodos usuais de decapagem.

[044] O tamanho de grão após o recozimento pode ser reduzido e o equilíbrio entre a resistência à tração e alongamento pode ser aperfeiçoado, mediante controle adequado da redução de laminação durante a laminação primária a frio. Para obter esses efeitos, a redução de laminação é limitada a 85% ou mais. Laminação com uma redução excessivamente grande fazem com que a resistência à tração e o alongamento sejam amplamente anisotrópicos no plano, resultando em uma diminuição na conformação. Assim, a redução de laminação nessa etapa é preferivelmente de menos de 91,5%.

Etapa de Recozimento

[045] Na etapa de recozimento, a chapa laminada a frio é recozida em uma temperatura do recozimento de 620°C ou mais e a 690°C ou menos.

[046] Para garantir a conformação, a microestrutura deve ser suficientemente recristalizada durante o recozimento. Para esse propósito, a temperatura do recozimento deve ser limitada a 620°C ou mais. Se a temperatura de recozimento for excessivamente alta, o tamanho médio de grão de ferrita é aumentado e o equilíbrio entre a resistência à tração e o alongamento é reduzido. Em vista disso, a temperatura de recozimento é limitada a 690°C ou menos. Em altas temperaturas de recozimento, AlN tende a ser formado causando uma diminuição na quantidade de nitrogênio soluto. Assim, é preferível que a temperatura de recozimento seja de 680°C ou menos. O método de recozimento não é particularmente limitado. Do ponto de vista de uniformidade de qualidade, um método de recozimento contínuo é preferível. O tempo de retenção na etapa de recozimento não é particularmente limitado, mas é, preferivelmente, de não menos do que 5 segundos, do ponto de vista de uniformidade da temperatura da chapa de aço, e preferivelmente é de 90 segundos ou menos, a fim de impedir o aumento no tamanho médio de grão de ferrita.

Etapa de Laminação Secundária a Frio (Laminação DR)

[047] Na etapa de laminação secundária a frio, a chapa recozida é secundariamente laminada a frio com uma redução de laminação de 8 a 20%.

[048] A chapa de aço recozida é fortalecida por ser submetida à laminação secundária. Além disso, a espessura da chapa de aço é reduzida pela laminação secundária. Para aumentar a densidade de deslocações em uma profundidade de espessura de chapa de 1/4 a partir da superfície e, assim, aumentar a resistência da chapa de aço, a redução de laminação (a proporção DR) na laminação secundária a frio é limitada a 8% ou mais. Se a proporção DR for muito alta, a densidade de deslocações é excessivamente aumentada e a conformação é diminuída. Em vista disso, a proporção DR é limitada a 20% ou menos. Quando a conformação for particularmente necessária, a proporção DR preferivelmente será controlada para 15% ou menos.

[049] As chapas de aço de alta resistência da invenção são obtidas da forma descrita acima. Os efeitos vantajosos da invenção ainda podem ser alcançados mesmo quando as chapas de aço obtidas forem submetidas a tratamentos de superfície, tal como galvanização e conversão química.

EXEMPLOS

[050] Aços A a N tendo as composições químicas descritas na Tabela 1, o equilíbrio sendo ferro e as impurezas inevitáveis, foram extraídos e fundidos em placas de aço. Sob as condições descritas na Tabela 2, as placas de aço foram aquecidas, laminadas a quente e decapadas para remover as crostas. Depois disso, as chapas de aço foram primeiramente laminadas a frio com as reduções de laminação primária a frio descritas na Tabela 2, recozidas em um forno de recozimento contínuo nas respectivas temperaturas de recozimento e submetidas à laminação secundária a frio (laminação DR) com as respectivas reduções de laminação secundária a frio. Desta forma, foram obtidas chapas de aço (chapas de aço N°s 1 a 22) tendo uma espessura de chapa de 0,15 a 0,26 mm. Ambos os lados de cada chapa de aço obtida foram banhados com estanho em uma massa de revestimento de 2,8 g/m2 por lado. As chapas de aço banhadas com estanho foram submetidas às avaliações de características pelos métodos seguintes.

Quantidade de Nitrogênio Soluto

[051] A quantidade de nitrogênio soluto foi determinada subtraindo-se a quantidade de nitrogênio como AlN medido por análise de extração com metanol Br a 10%, da quantidade total de nitrogênio.

Resistência à Tração e Alongamento no Sentido Transversal Após o tratamento de envelhecimento

[052] Após um tratamento de envelhecimento equivalente ao cozimento a 210°C por 10 minutos, uma peça de teste de tração JIS n° 5 foi amostrada no sentido transversal e foi testada de acordo com JIS Z 2241 para avaliar a resistência à tração e o alongamento (alongamento total).

Tamanho Médio de Grão de Ferrita

[053] Uma seção transversal na direção laminação foi enterrada, polida e gravada com Nital para expor os limites de grão. De acordo com JIS G 0551, os tamanhos médios de grãos de cristal foram medidos por um método de interceptação linear. O tamanho médio de grão de ferrita foi assim avaliado.

Densidade de Deslocação

[054] A densidade de deslocação foi medida pelo método de Williamson-Hall. Especificamente, larguras de meio valor dos picos de difração atribuídos aos planos (110), (211) e (220) foram medidas em uma profundidade de espessura de chapa de 1/4, e os resultados foram corrigidos usando as larguras de meio valor obtidas em relação a uma amostra de Si livre de deformação. A deformação ε foi determinada. A densidade de deslocações (m-2) foi avaliada com base em p = 14.4ε2/ (0,25 x 10-9)2.

Conformação de Rebite EOE

[055] Após um tratamento de envelhecimento equivalente ao cozimento a 210°C por 10 minutos, formou-se um rebite para a fixação de uma aba EOE para avaliar a conformação de rebite. Formou-se o rebite mediante prensagem de 3 etapas. A chapa de aço foi inchada e posteriormente foi encolhida (reduzida em diâmetro) para formar um rebite cilíndrico de 4,0 mm de diâmetro e 2,5 mm de altura. A conformação do rebite foi avaliada como "x" quando vincos ou rachaduras ocorreram na superfície do rebite e como "O" quando a superfície estava livre de vincos ou rachaduras.

Propriedade de Flangeabilidade de Corpo de Lata

[056] Após um tratamento de envelhecimento equivalente ao cozimento a 210°C por 10 minutos, a chapa de aço foi soldada por costura para formar um corpo de lata com 52,8 mm de diâmetro externo. As porções de extremidade foram estreitadas para um diâmetro externo de 50,4 mm e foram posteriormente flangeadas para um diâmetro externo de 55,4 mm. Foi avaliada a presença ou ausência de rachaduras de flange. O corpo de lata formado era de tamanho de lata de bebida de 190 g. A soldagem foi realizada ao longo da direção de laminação de chapa de aço. O estreitamento foi realizado mediante um processo de estreitamento a cunho e a flangeabilidade mediante um processo de flangeabilidade por centrifugação. A propriedade de flangeabilidade foi avaliada como "x" quando as porções flangeadas foram rachadas, e como "O" quando não havia nenhuma rachadura.

Resistência das Latas

[057] Latas foram fabricadas mediante selagem de tampas nessas amostras que tinham sido estreitadas e flangeadas com sucesso. A resistência das latas foi medida por intermédio de um teste de penetração. Um penetrador com um raio de 10 mm e um comprimento de 42 milímetros foi pressionado contra o centro do corpo de lata oposto à solda, e a carga que causou o abaulamento do corpo da lata foi medida. A resistência das latas foi avaliada como bom "O" quando a carga foi de 70 N ou mais, e como "x" quando a carga foi inferior a 70 N. Os hífens "-" indicam que a chapa de aço foi rachada durante o flangeamento e a fabricação de uma lata falhou.

[058] Os resultados são descritos na Tabela 3. Em todos os exemplos inventivos, as chapas de aço alcançaram excelente resistência e conformação, com a resistência à tração não sendo menos que 530 MPa, o alongamento não sendo menos que 7%, o tamanho de grão de ferrita não sendo mais que 7,0 μm e a densidade de deslocações em uma profundidade de espessura de chapa de 1/4 sendo de 4,0 x 1014 m-2 to 2,0 x 1015 m-2. Em contraste, as chapas de aço de Exemplos Comparativos eram pobres em uma ou mais dessas características.

Claims

Chapa de aço de alta resistência tendo uma composição química caracterizada pelo fato de que compreende, em % em massa, C: 0,010 a 0,080%, Si: 0,05% ou menos, Mn: mais de 0,50% a 0,70%, P: 0,03% ou menos, S: 0,020% ou menos, Al: 0,005% a 0,070% e N: 0,0120 a 0,0180%, o equilíbrio sendo Fe e impurezas inevitáveis,
nitrogênio presente como nitrogênio soluto com um teor de 0,0120% ou mais no teor de N,
um tamanho médio de grão de ferrita sendo de 7,0 μm ou menos,
uma densidade de deslocações em uma profundidade de espessura de chapa de 1/4 a partir da superfície sendo de 4,0 x 1014 m-2 a 2.0 x 1015 m-2, em que a densidade de deslocações (m-2 ) é avaliada com base em p = 14,4ε2 / (0,25 x 10-9)2 e sendo ε uma deformação,
uma resistência à tração e um alongamento no sentido transversal perpendicular à direção de laminação após o tratamento de envelhecimento, sendo de 600 MPa ou mais e 10% ou mais.
Método para a fabricação da chapa de aço de alta resistência, conforme definida na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende:
uma etapa de laminação a quente de uma placa a uma temperatura de aquecimento de 1.180°C ou mais, laminando-se a placa com uma temperatura de acabamento de laminação a quente de 820 a 900°C e enrolando-se a chapa em uma temperatura de enrolamento de 640°C ou menos,
uma etapa de laminação primária a frio de decapar a chapa de aço laminada a quente e laminar a frio a chapa com uma redução de laminação de 85% ou mais,
uma etapa de recozimento de recozer a chapa de aço primeiramente laminada a frio em 620°C a 690°C e
uma etapa de laminação secundária a frio de laminar secundariamente a frio a chapa de aço recozida com uma redução de laminação de 8 a 20%.