BR112016027051B1

BR112016027051B1 - Tira de aço com um revestimento à base de zinco com imersão a quente e seu método de produção

Info

Publication number: BR112016027051B1
Application number: BR112016027051-7A
Authority: BR
Inventors: David Neal Hanlon; Marga Josina Zuijderwijk; Stefanus Matheus Cornelis Van Bohemen
Original assignee: Tata Steel Ijmuiden Bv
Priority date: 2014-07-07
Filing date: 2015-07-06
Publication date: 2021-04-13
Also published as: KR20170027708A; MX2016014963A; CN107002206A; JP6668323B2; CA2952589A1; ES2665798T3; CN107002206B; US10577682B2; EP3167092B1; US20170191150A1; JP2017528592A; EP3167092A1; WO2016005061A1

Abstract

tira de aço com alta resistência e alta formabilidade, em que a tira de aço tem um revestimento à base de zinco com imersão a quente. a invenção se refere a uma tira de aço que tem um revestimento à base de zinco de imersão a quente, sendo que a tira de aço tem a seguinte composição, em % em peso: c: 0,17 a 0,24 mn: 1,8 a 2,5 si: 0,65 a 1,25 al: = 0,3, opcionalmente: nb: = 0,1 e/ou v: = 0,3 e/ou ti: = 0,15 e/ou cr: = 0,5 e/ou mo: = 0,3, em que o restante é ferro e impurezas inevitáveis, com uma razão de si/mn = 0,5 e uma razão de si/c = 3,0, com um equivalente de mn me de no máximo 3,5, em que me = mn + cr + 2 mo (em % em peso) e tem uma microestrutura com (em % em volume): ferrita: 0 a 40 bainita: 20 a 70 martensita: 7 a 30 austenita retida: 5 a 20 perlita: = 2 cementita: = 1, sendo que tem uma resistência à tração na faixa de 960 a 1.100 mpa, um limite de elasticidade de pelo menos 500 mpa e um alongamento uniforme de pelo menos 12%.

Description

[001] A presente invenção refere-se a uma tira de aço que tem alta resistência e alta formabilidade, em que a tira de aço é fornecida com um revestimento à base de zinco submetida à imersão a quente, tal como usado na indústria de automóveis, assim como a um método de fabricação da mesma.

[002] Tiras de aço que têm propriedades balanceadas em relação à resistência e formabilidade são conhecidas na técnica. Contanto, há uma busca constante e um desenvolvimento de tipos de aço, dos quais as propriedades únicas e/o ou saldo de propriedades são aprimorados.

[003] A presente invenção é direcionada a uma tira de aço que tem uma resistência à tração na faixa de 960 a 1.100 MPa, um limite de elasticidade de pelo menos 500 MPa e um alongamento uniforme de pelo menos 12% como um conjunto de propriedades balanceadas. As tiras de aço que têm tal conjunto de propriedades balanceadas têm o potencial de realizar uma redução em peso, por exemplo, na indústria de automóveis sem prejudicar outras propriedades.

[004] As tiras de aço com um saldo comparável de propriedades são conhecidas e podem ser produzidas em linhas contínuas, no entanto, sem proteção galvânica. Portanto, a aplicabilidade dessas tiras de aço é limitada a essas aplicações que não exigem tal proteção gal- vânica, por exemplo, assentos e partes internas em aplicações de automóveis. Mais muitas dessas aplicações, as propriedades de resistência e formabilidade são suficientes.

[005] Partes com formato complexo para aplicações de automó veis na carcaça de carroceria sem pintura exigem uma formabilidade melhorada (fria) em resistência (ultra) alta para permitir uma redução de calibragem. A redução de peso por redução de calibragem é importante para atender às demandas crescentes de legislação ambiental. Além disso, a fim de assegurar um tempo de vida útil aceitável dessas aplicações de carcaça de carroceria a proteção galvânica é exigida.

[006] Presentemente, os produtos que atendem às exigências de formabilidade, resistência e proteção galvânica são fabricados em um processo que compreende etapas de processo separadas. Em uma primeira etapa, uma tira de aço é submetida a um recozimento contínuo em uma linha de recozimento contínuo. Após isso, a tira de aço produzida desse modo é revestida fora da linha em uma etapa separada com o uso de uma tecnologia de eletrogalvanização convencional. No entanto, a eletrogalvanização de uma tira de aço de resistência alta e ultra-alta tem o risco inevitável de fratura retardada devido à fissura por hidrogênio, ocasionada pela liberação de íons de hidrogênio durante a galvanoplastia e o carregamento da tira de aço com íons de hidrogênio.

[007] As tecnologias de revestimento a frio alternativas, como PVD, que evitam o risco de fissura por hidrogênio, permanecem não comprovadas para produção comercial de grandes volumes de aços de consumo. Portanto, a galvanização por imersão a quente ainda é preferencial em relação à eletrogalvanização e tecnologias de revestimento a frio alternativas.

[008] Recentemente, foi mostrado que as composições de aço que têm uma química denominada "rica" podem ser fabricadas de modo que as mesmas possam ser submetidas a um tratamento de galvanização por imersão a quente. No entanto, essas composições necessitam de um controle cuidadoso do estado de oxidação da superfície durante as etapas de tratamento térmico através do controle cuidadoso e preciso da atmosfera da fornalha que envolve um investimento de capital alto em equipamentos de controle e processamento adequa- dos. Tipicamente, tal linha de fabricação também é usada para fabricar outro produto de aço. Portanto, o resultado do processo para todo o portfólio de produto da linha de produção em questão é afetado. Visto que os produtos de química rica são fabricados apenas em um volume baixo em comparação a produtos de consumo, o investimento de capital é uma desvantagem. Além disso, de um ponto de vista metalúrgico, essas composições de aço que têm uma química rica sofrem da desvantagem de que a promoção da oxidação interna de elementos sensíveis pode levar à formação de óxidos quebradiços na região próxima à superfície, resultando, possivelmente, em uma perda de ductilidade, degradação de propriedades como flexibilidade e deterioração de qualidade de superfície, resultando, por fim, em uma redução da quantidade de tipos de aplicações em que esses produtos de aço podem ser usados.

[009] Na galvanização, sabe-se que a adição de elementos terras raras ou ao substrato ou ao banho de zinco aprimora a molhabilidade do zinco líquido. Esses elementos terras raras são dispendiosos e com estoques cada vez menores.

[0010] A separação da etapa de recozimento e da etapa de HDG envolve custos adicionais e aumenta a complexidade logística. Além disso, o reaquecimento para a temperatura adequada para o tratamento de HDG muitas vezes leva a uma degradação inaceitável das propriedades da tira.

[0011] A invenção tem como objetivo fornecer uma tira de aço que tem uma alta formabilidade, representada por um limite de elasticidade de pelo menos 500 MPa e um alongamento uniforme de pelo menos 12%, a uma alta resistência na faixa de 960 a 1.100 MPa e que tem uma camada de proteção galvânica aderente e contínua que pode ser aplicada em um processo contínuo com o uso de uma única linha de fabricação, sem as desvantagens mencionadas acima da composição do substrato de aço e/ou banho de zinco, de separar as etapas de re- cozimento e revestimento em diferentes linhas de processamento, ou pelo menos a um menor grau.

[0012] De acordo com um primeiro aspecto da invenção, uma tira de aço que tem um revestimento à base de zinco de imersão a quente é fornecida, sendo que a tira de aço tem a seguinte composição, em % em peso:

[0013] C: 0,17 a 0,24

[0014] Mn: 1,8 a 2,5

[0015] Si: 0,65 a 1,25

[0016] Al: < 0,3

[0017] opcionalmente:

[0018] Nb: < 0,1 e/ou V: < 0,3 e/ou Ti: < 0,15 e/ou Cr: < 0,5 e/ou Mo: < 0,3, em que o restante é ferro e impurezas inevitáveis,

[0019] com uma razão de Si/Mn < 0,5 e uma razão de Si/C > 3,0,

[0020] com um equivalente de Mn ME de no máximo 3,5, em que ME = Mn + Cr + 2 Mo (em % em peso) e tem uma microestrutura com (em % em volume):

[0021] ferrita: 0 a 40

[0022] bainita: 20 a 70

[0023] martensita: 7 a 30

[0024] austenita retida: 5 a 20

[0025] perlita: < 2

[0026] cementita: < 1

[0027] sendo que tem uma resistência à tração na faixa de 960 a 1.100 MPa, um limite de elasticidade de pelo menos 500 MPa e um alongamento uniforme de pelo menos 12%.

[0028] Foi constatado que uma tira de aço que tem uma composi ção e uma microestrutura, conforme definido acima, e que tem também um revestimento à base de zinco atende ao objetivo acima em relação às propriedades mecânicas balanceadas da tira e da camada de proteção galvânica, sem a necessidade de modificar profundamente a linha de produção em termos de etapas de recozimento, atmosfera da fornalha e equipamento de controle, a tecnologia de galvanização e sem a necessidade de introduzir elementos pouco disponíveis na composição do substrato e/ou do banho de zinco.

[0029] De acordo com um segundo aspecto, a invenção fornece um método de produção de uma tira de aço revestida com zinco submetida à imersão a quente de alta resistência de um modo contínuo, que compreende as seguintes etapas:

[0030] 1) fornecer uma tira de aço que tem a seguinte composição, em % em peso:

[0031] C: 0,17 a 0,24

[0032] Mn: 1,8 a 2,5

[0033] Si: 0,65 a 1,25

[0034] Al: < 0,3

[0035] opcionalmente:

[0036] Nb: < 0,1 e/ou V: < 0,3 e/ou Ti: < 0,15 e/ou Cr: < 0,5 e/ou Mo: < 0,3 em que o restante é ferro e impurezas inevitáveis,

[0037] com uma razão de Si/Mn < 0,5 e uma razão de Si/C > 3,0,

[0038] com um equivalente de Mn ME de no máximo 3,5, em que ME = Mn + Cr + 2 Mo (em % em peso);

[0039] 2) aquecer a tira até uma temperatura T1 (em °C) na faixa de (Ac3+20) a (Ac3-30) para formar uma microestrutura completa ou parcialmente austenítica;

[0040] 3) resfriar lentamente a tira com uma taxa de resfriamento na faixa de 2 a 4 °C/s até uma temperatura T2 na faixa de 620 a 680°C;

[0041] 4) resfriar rapidamente a tira com uma taxa de resfriamento na faixa de 25 a 50 °C/s até uma temperatura T3 (em °C) na faixa de (Ms-20) a (Ms+100);

[0042] 5) manter a tira em temperatura de resfriamento lento ou de pausa T4 na faixa de 420 a 550 °C por um período de tempo de 30 a 220 segundos;

[0043] 6) revestir por imersão a quente a tira de aço em um banho de zinco para proporcionar à tira um revestimento à base de zinco;

[0044] 7) resfriar a tira de aço revestida a uma taxa de resfriamen to de pelo menos 5 °C/s até uma temperatura abaixo de 300 °C.

[0045] A invenção acarreta no balanceamento do teor de liga da composição de aço, tal como para balancear o comportamento de transformação contra as capacidades de resfriamento de linhas de re- cozimento típicas (convencionais) para controlar a taxa de difusão de elementos essenciais para a superfície durante o aquecimento e o embebimento e, por sua vez, para retardar o desenvolvimento de um estado de oxidação de superfície danoso antes da entrada no banho de zinco. Basicamente, a microestrutura e o controle de oxidação de superfície são alcançados pela composição, em outras palavras, através do balanceamento do teor relativo e absoluto dos elementos químicos. Desse modo, os elementos químicos da presente composição são elementos bem conhecidos utilizados em aços convencionais.

[0046] Em relação às propriedades mecânicas, uma resistência à tração de 960 a 1.100 MPa oferece a redução de calibragem e o potencial de redução de peso mencionados acima. Um limite de elasticidade de pelo menos 500 MPa antes da laminação de encruamento permite minimizar o diferencial de resistência nas partes finais após a conformação, oferece níveis aceitáveis de ricocheteio e fornece um meio-termo entre ductilidade e ductilidade de borda esticada.

[0047] Em relação à composição da tira de aço, os detalhes a se guir são apresentados. Carbono: 0,17 a 0,24% em peso. O carbono serve para entregar resistência e para capacitar a estabilização da austenita retida. O teor de carbono é preferencialmente de 0,18 a 0,22% em peso em vista da processabilidade a montante e soldabili- dade pontual. Para se ter propriedades ótimas, um teor de C igual ou maior que 0,20% em peso nessa faixa é mais preferencial. Abaixo dessa faixa, o nível de carbono livre pode ser insuficiente para habilitar a estabilização da fração desejada de austenita. Como resultado, o nível desejado de ductilidade e/ou alongamento uniforme pode não ser alcançado. Acima dessa faixa, a processabilidade em linhas de fabricação convencionais e fabricabilidade no usuário final são deterioradas. Em particular, a soldabilidade se torna uma preocupação.

[0048] Manganês: 1,8 a 2,50% em peso. Assim como o carbono, o manganês tem a função de aumentar a resistência. O manganês também é importante em relação à retardação de formação de ferrita e supressão de temperaturas de transformação de modo que uma fase bainítica fina e homogênea seja prontamente formada durante o resfriamento retido na 5a etapa isotérmica, que é importante para se obter as propriedades finais. Acima do limite superior de 2,50% em peso, a molhabilidade de uma tira de aço que tem essa composição é prejudicada. Em um teor de Mn abaixo do limite inferior de 1,8% em peso, a resistência e o comportamento de transformação são deteriorados. Quando os teores de carbono e manganês são muito altos, a soldabili- dade pontual pode ser prejudicada.

[0049] Silício: 0,65 a 1,25% em peso. De modo semelhante ao Mn, o silício assegura uma resistência suficiente e um comportamento de transformação adequado. Além disso, o Si suprime a formação de carboneto devido à sua solubilidade muito baixa em cementita, que, de outro modo, iria consumir o carbono necessário para a estabilização de austenita. A formação de carboneto também iria afetar a ductilidade e a integridade mecânica. Em vista disso, na invenção, a razão de Si/C é de mais que 3,0, preferencialmente mais que 4,0 em vista das condi- ções de processamento, em particular, das condições de resfriamento conforme será descrito doravante. De preferência, o Si está na faixa de 0,8 a 1,2% em peso em vista da molhabilidade em combinação com a supressão da formação de carboneto e a promoção de estabilização de austenita.

[0050] A razão de Si/Mn é de menos que 0,5 em vista do controle da taxa de difusão de Si para a superfície, mantendo, desse modo, a taxa de formação de óxidos aderentes em um mínimo aceitável e, consequentemente, assegurando a molhabilidade de zinco líquido e um alto nível de adesão. A razão de Si/Mn também contribui para manter a geração de produtos de transformação indesejados, tais como perlita e carbonetos grossos, durante o resfriamento primário em um valor mínimo aceitável. Consequentemente, as propriedades mecânicas, como ductilidade de tração, ductilidade de borda esticada e flexibilidade, se beneficiam do balanceamento entre o silício e manganês de acordo com a dita razão.

[0051] Alumínio: no máximo 0,3% em peso. A principal função de Al é desoxidar o aço líquido antes da fundição. Além disso, pequenas quantidades de Al podem ser usadas para ajustar as temperaturas de transformação e as cinéticas durante a retenção de resfriamento. Quantidades mais altas de Al são indesejáveis, embora o Al possa suprimir a formação de carboneto e, desse modo, promover a estabilização de austenita através de carbono livre. Ao contrário de Si, o mesmo não tem um efeito significativo no aumento da resistência. Níveis altos de Al também podem levar a uma elevação da faixa de temperatura de transformação de ferrita em austenita para níveis que não são compatíveis com instalações convencionais.

[0052] Opcionalmente, um ou mais dentre os elementos a seguir podem estar contidos na composição de aço: Nb < 0,1 (preferencia l- mente 0,01 a 0,04 em vista dos custos, retardação indesejável da re- cuperação/recristalização e cargas de laminação altas no laminador a quente), V < 0,3 e/ou Ti < 0,15% em peso. Esses elementos podem ser usados para refinar a microestrutura nos produtos intermediários submetidos à laminação a quente e nos produtos acabados. Os mesmos também possuem um efeito de aumento da resistência. Os mesmos têm, também, uma contribuição positiva para a otimização de propriedades dependentes de aplicação como ductilidade de borda esticada e flexibilidade.

[0053] Outros elementos opcionais são Cr < 0,5 e/ou Mo < 0,3% em peso em vista da resistência. O equivalente de manganês, calculado como a soma do teor de manganês (em %), teor de cromo e duas vezes o teor de molibdênio (ME = Mn + Cr + 2*Mo) deve ser mantido abaixo de 3,5, preferencialmente abaixo de 3.

[0054] A microestrutura complexa da tira de aço final compreende ferrita, bainita, martensita, austenita retida e opcionalmente pequenas quantidades de perlita e cementita dentro dos limites apresentados acima no presente documento. A ferrita, que pode ser ferrita intercríti- ca ou ferrita fresca (retransformada) é essencial para fornecer um substrato moldável e que pode ser submetido ao encruamento. Uma fração de ferrita retransformada, moldada durante o resfriamento lento da temperatura de recozimento, é desejável naqueles casos em que se objetiva um limite de elasticidade elevado. A bainita não apenas fornece resistência, mas a formação da mesma também é um pré- requisito para a retenção de austenita. A transformação de bainita na presença de silício conduz a partição de carbono para a fase de aus- tenita, capacitando níveis de enriquecimento de carbono na fase de austenita, permitindo a formação de uma fase (meta)estável em temperatura ambiente. A bainita também tem a vantagem sobre a marten- sita como uma fase de reforço devido ao fato de que a mesma ocasiona menos localização em microescala de deformação e, consequen- temente, aprimora a resistência à fratura em relação a aços de duas fases. A martensita é formada durante o resfriamento brusco final do recozimento e resulta na supressão do alongamento de limite de resistência e no aumento do valor n (componente de encruamento), que é desejável para se alcançar uma deformação sem gargalo estável e uma uniformidade de deformação na parte prensada final. O limite inferior de 7% em volume de martensita fresca na tira de aço final fornece à tira de aço uma resposta à tração e, portanto, um comportamento de prensagem comparável a aços de duas fases convencionais. A tira de aço, de acordo com a invenção, deriva sua resistência a partir do aumento de resistência de fase com frações adequadas de martensita e ferrita bainíticas. A fração de austenita retida metaestável assegura a combinação balanceada de propriedades de resistência e ductilidade. A austenita retida melhora a ductilidade parcialmente através do efeito de TRIP, que se manifesta em um aumento observado em alongamento uniforme. As propriedades finais também são dependentes da interação entre as várias fases da microestrutura complexa. Aqui, os níveis baixos de carbonetos e fases carbídicas e a presença tanto de ferrita quanto de ferrita bainítica contribuem, cada um, para a estabili-zação de austenita, mas também diretamente para o melhoramento de ductilidade através do aprimoramento da integridade mecânica e supressão de formação de poros e fratura prematuros.

[0055] De preferência, a microestrutura compreende (em % em volume)

[0056] ferrita intercrítica: até 30. Acima desse limite, a microestru- tura final não conterá bainita e/ou martensita suficiente e, portanto, a resistência será muito baixa.

[0057] ferrita retransformada: até 40. Acima desse limite, a micro- estrutura final não conterá bainita e/ou martensita suficiente e, portanto, a resistência será muito baixa.

[0058] bainita: 20 a 70. Abaixo do limite inferior, haverá estabiliza ção de austenita insuficiente. Acima do limite superior, martensita insu-ficiente estará presente e, portanto, a resistência será muito baixa.

[0059] martensita: 7 a 30. Abaixo desse limite, a resposta à tração de DP (encruamento semelhante a um aço de DP quando deformado) não é adequada. Acima do limite superior a resistência será muito alta. austenita retida: 5 a 20. Acima de 5% em volume o nível desejado de ductilidade e/ou alongamento uniforme não será alcançado. O limite superior é ajustado pela composição.

[0060] A tira de aço tem um revestimento à base de zinco. De mo do vantajoso, o revestimento à base de zinco é um revestimento gal-vanizado ou galvanelado. O revestimento à base de Zn pode compreender uma liga de Zn que contém Al como um elemento de liga. Uma composição de banho de zinco preferencial contém 0,10 a 0,35% em peso de Al, em que o restante é zinco e impurezas inevitáveis. Outro banho de Zn preferencial que compreende Mg e Al como os elementos de liga principais, tem a composição: 0,5 a 3,8% em peso de Al, 0,5 a 3,0% em peso de Mg, opcionalmente no máximo 0,2% de um ou mais elementos adicionais; em que o saldo é zinco e impurezas inevitáveis. Os elementos adicionais são Pb, Sb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Ni, Zr ou Bi.

[0061] No método contínuo, de acordo com a invenção, primeira etapa um produto de aço que tem a composição conforme discutido acima e as dimensões de tira desejadas é fornecido como um intermediário para as etapas de recozimento e galvanização por imersão a quente subsequentes. De modo adequado, a composição é preparada e fundida em uma placa. Então, a placa fundida é processada com o uso de etapas de laminação a quente e a frio para se obter o tamanho desejado da tira de aço, que é submetida ao tratamento térmico e tratamento de revestimento por imersão a quente definido nas etapas adicionais. A primeira etapa envolve, de modo vantajoso, a fundição de placa fina e laminação de chapa direta sem o reaquecimento a fim de suprimir a formação de óxido de silício líquido. Tais óxidos de silício líquidos são prejudiciais às cargas de laminação, resultando em uma janela de dimensão limitada em relação às combinações de largura e espessura que podem ser obtidas. Esses óxidos também podem ocasionar problemas de contaminação de superfície. A fundição de placa fina e laminação de chapa direta não sofrem dos problemas ocasionados pelos óxidos de silício líquidos, resultando em uma janela de dimensão mais ampla, aprimoramento de condições de superfície e capacidade de decapagem branca. No entanto, se o reaquecimento for usado na etapa 1, então, estufas convencionais do tipo balancim ou empurrador podem ser usadas, de modo vantajoso, em uma faixa de temperatura limitada de 1.150 a 1.270 °C a fim de restringir a formação de óxidos de silício líquidos. Tipicamente, a laminação a quente da placa é realizada em 5 a 7 pedestais para uma dimensão final que seja adequada para laminação a frio adicional. Tipicamente, a laminação de acabamento é realizada na condição completamente austenítica acima de 800 °C, vantajosamente 850 °C. A tira das etapas de lamina- ção a quente pode ser bobinada, por exemplo, em uma temperatura de bobinagem de 580 °C ou mais, impedindo, desse modo, a transformação para produtos duros, permitindo a bobinagem em uma condição essencialmente austenítica. Ou seja, apenas uma pequena porcentagem de transformação ocorreu após 10 segundos na mesa de saída do transferidor. Antes da laminação a frio adicional, a tira submetida à laminação a quente é submetida à decapagem branca. A la- minação a frio é realizada para se obter um produto de tira de aço que seja submetido às etapas de tratamento térmico e revestimento (etapas 2 e além) de acordo com a invenção. A função das etapas de la- minação a quente e a frio é fornecer homogeneidade, refinamento de microestrutura, condição de superfície e janela de dimensão adequados. Se a fundição sozinha fornecer esses recursos desejados, então, a laminação a quente e/ou a frio pode ser potencialmente omitida.

[0062] Na segunda etapa, a tira é aquecida até uma temperatura T1 (em °C) na faixa de (Ac3+20) a (Ac3-30) para formar uma microes- trutura completa ou parcialmente austenítica. Em seguida, a tira assim aquecida é lentamente resfriada até uma temperatura T2 na faixa de 620 a 680 °C com uma taxa de resfriamento na faixa de 2 a 4 °C/s e, então, rapidamente resfriada até uma temperatura T3 (em °C) na faixa de (Ms-20) a (Ms+100) a uma taxa de resfriamento na faixa de 25 a 50 °C/s. Na etapa a seguir, a tira é mantida em uma temperatura de resfriamento lento ou de pausa T4 na faixa de 420 a 550 °C por um período de tempo de 30 a 200 segundos. Durante essa quinta etapa, a temperatura T4 pode variar devido a perdas por radiação, calor latente de transformação que ocorre, ou ambos. Uma variação de temperatura de ± 20°C é permissível. De preferência, a T4 está na faixa de 440 a 480 °C. De fato, se o método, de acordo com a invenção, for realizado com o uso de linhas de produção convencionais, preferencialmente, o tempo de retenção isotérmico é de no máximo 80 segundos, permitindo, desse modo, velocidades de linha comparáveis e compatíveis com agendamento de produção normais e, vista da galvanização por imersão a quente, e permitindo se utilizar completamente a capacidade de projeto da instalação de produção. Se T3 < T4, essa etapa pode necessitar de reaquecimento de T3 para T4. A próxima etapa é a etapa de revestimento em que a tira desse modo submetida ao tratamento térmico é submetida ao revestimento por imersão a quente em um banho de zinco, aplicando, desse modo, um revestimento à base de zinco geral a todas as superfícies expostas da tira. Tipicamente, a temperatura do banho se encontra, por exemplo, na faixa de 420 a 440 °C. De modo vantajoso, a temperatura da tira mediante a entrada no ba- nho de zinco é de no máximo 30 °C acima da temperatura do banho. Após o revestimento por imersão a quente, a tira revestida é resfriada para abaixo de 300 °C a uma taxa de resfriamento de pelo menos 5 °C/s. O resfriamento para a temperatura ambiente pode ser um resfriamento forçado ou um resfriamento natural não controlado.

[0063] Opcionalmente um tratamento de laminação de encruamen- to pode ser realizado com a tira submetida ao recozimento e revestida com zinco a fim de ajustar as propriedades de tração e modificar o aspecto de superfície e a rugosidade dependendo das exigências específicas que resultam do uso objetivado.

[0064] Experimentos foram realizados e as tiras obtidas foram tes tadas. A composição e os dados relacionados às etapas de tratamento térmico assim como as propriedades mecânicas são listados na Tabela 1.

[0065] Metais líquidos de laboratório com um peso de carga de 50 kg foram preparados em uma estufa a vácuo e lingotes de 25 kg foram fundidos. Os blocos fundidos foram reaquecidos e engrossados, submetidos a uma laminação de trem de tira a quente e simulação de bo- binagem e, subsequentemente, laminados a frio para uma espessura de 1 mm. Para a determinação das propriedades mecânicas as amostras de tira foram recozidas com o uso de um simulador de recozimen- to contínuo de laboratório. Para o teste das propriedades de galvanização, as amostras foram recozidas em uma fornalha e galvanizadas por imersão a quente em um banho de metal fundido com o uso de um simulador de processo de imersão a quente Rhesca.

[0066] As propriedades de tração foram determinadas com o uso de uma máquina de teste servo-hidráulica de um modo em conformidade com a ISO 6892.

[0067] O teste de expansão de orifício foi realizado com o uso do método de teste descrito na ISO 16630 em amostras com orifícios punçados, rebarbados no lado superior para fora do furo cônico.

[0068] Uma tira (que tem dimensões de 600 mm x 110 mm x 1 mm) foi preparada como um produto intermediário que contém os elementos nas quantidades indicadas (% em massa). Então, a tira foi re- cozida de acordo com o esquema a seguir no simulador de recozimen- to contínuo de laboratório. Primeiro, a tira intermediária foi aquecida até uma temperatura T1 de modo que uma microestrutura completamente austenítica tenha sido obtida. Então, a tira foi resfriada para a temperatura T2 a uma taxa de resfriamento de 3 °C/s, seguido por resfriamento adicional até uma temperatura T3 a uma taxa de resfriamento de 32 °C/s. Em seguida, a tira foi mantida a uma temperatura T4, nesse caso igual a T3, por 53 segundos. Então, a tira foi levada a uma temperatura de 465 °C e mantida nessa temperatura por 12 segundos para simular a etapa de galvanização por imersão a quente. A tira foi resfriada para 300 °C a uma taxa de 6 °C/s. Depois disso, a tira foi permitida resfriar adicionalmente para cerca de 40 °C a uma taxa de 11 °C/s, finalmente, a tira de aço foi removida.

[0069] Para a galvanização por imersão a quente, amostras com dimensões de 200 mm x 120 mm x 1 mm foram limpas com um pano, seguido por limpeza ultrassônica por 10 minutos em acetona e, finalmente, limpas por um pano com acetona. A amostra desse modo limpa foi recozida de acordo com o ciclo de recozimento descrito acima e galvanizada por imersão a quente em um simulador de processo de imersão a quente Rhesca. A tira de aço desse modo aquecida que tinha uma temperatura de 470 °C foi galvanizada por imersão a quente em um banho de zinco que tinha uma temperatura de 465 °C. A composição de banho de zinco era de 0,2% em peso de Al, em que o saldo era zinco. A espessura de revestimento era de cerca de 10 micrô- metros. O tempo de imersão no banho de zinco foi de 2 a 3 segundos.

[0070] O aspecto de superfície foi avaliado qualitativamente pelo número e tamanho de espaços não revestidos presentes dentro do tamanho de filete no lado principal.

[0071] A adesão de zinco foi avaliada com o uso de uma versão adaptada do teste de BMW AA-0509.

[0072] Para cada amostra revestida no laboratório, uma tira de 30 x 200 mm foi coberta com uma linha de cola Betamite 1496V. A linha tinha um comprimento de linha mínimo de 150 mm e uma largura mínima de 10 mm e cerca de 5 mm de espessura. A cola Betamite foi, então, curada em uma fornalha a 175 ± 3 °C por um período de 30 minutos. A amostra de teste com Betamite no topo foi flexionada para 90 ± 5° com o uso de um aparelho de flexão HBM UB7. A adesão do revestimento foi avaliada visualmente.

[0073] Experimentos adicionais foram realizados com uma rota de laboratório de pequena escala que utiliza lingotes de 200 a 300 g que foi aplicada para gerar dados microestruturais adicionais. Esses lingotes de pequena escala foram, de modo semelhante, submetidos a simulações de laminação a quente e a frio. A Tabela 2 mostra uma lista das ligas usadas juntamente com as temperaturas-chave de transformação. A última coluna indica se essas ligas são inventivas ou um exemplo comparativo.

[0074] A Tabela 3 mostra, para várias ligas mencionadas na Tabe la 2, combinações de processo-propriedade para diferentes exemplos. Para várias ligas, os parâmetros de processo estão tanto dentro quanto fora dos recursos do método da invenção. A Tabela 3 também mostra os recursos de produto, tais como Rp e Rm, que estão às vezes de acordo com a invenção e às vezes não. A coluna da direita mostra, novamente, se uma liga é inventiva em vista dos recursos de processo e produto, ou é um exemplo comparativo.

[0075] Na Tabela 4 vários exemplos inventivos, de acordo com a Tabela 2, são fornecidos, para os quais as variantes de processo es- tão tanto dentro quanto fora dos recursos de método das invenções. Para esses exemplos, a microestrutura é determinada. A Tabela 4 mostra claramente que os exemplos são inventivos quando os parâmetros de processo estão dentro das faixas fornecidas pela invenção, conforme indicado na coluna direita.

[0076] Os dados microestruturais foram obtidos com o uso de tira submetida à laminação a frio de várias fontes: amostras completamente duras de produção em escala completa, matéria-prima de laboratório laminada a frio da rota de laboratório de 25 kg e também matéria- prima laminada a frio de fundidos de laboratório de pequena escala. As frações de volume de fases foram avaliadas a partir dos dados de dilatometria com a regra da alavanca (a lei linear de misturas) aplicada aos dados com o uso de equações não lineares para a contração térmica de redes bcc e fcc derivadas na Referência [1]. Para o resfriamento após a austenização completa, T1 > Ac3, a contração térmica medida na faixa de temperatura alta onde nenhuma transformação ocorre pode ser descrita simplesmente pela expressão proposta na Referência [1] para a rede fcc. Para o resfriamento após a austeniza- ção parcial, T1 < Ac3, a contração térmica medida na faixa de temperatura alta é determinada pelos coeficientes de expansão térmica (CTE) dos constituintes de fase individuais de acordo com uma regra de misturas. Portanto, a análise de dados de dilatação com o uso das expressões desenvolvidas na Referência [1] permite a determinação das frações de volume da fase de bcc e fcc em uma determinada faixa de temperatura contanto que nenhuma transformação ocorra. O início da transformação durante o resfriamento é identificado pelo primeiro desvio dos dados de dilatometria da linha definida pela expansão térmica na faixa de temperatura alta.

[0077] Após a análise dos dados de dilatometria de temperatura

[0078] alta, a abordagem discutida na Referência [2] foi usada pa ra se determinar a fração de volume de austenita retida (RA) em amostras de dilatômero recozidas. Essa fração especificava a relação entre a dilatação e a fração de fase de bcc total em temperatura ambiente. Subsequentemente, ao se aplicar a regra da alavanca, a fração de fases de bcc pôde ser quantificada como uma função de temperatura entre T1 e a temperatura ambiente. Então, após a determinação da curva de fração, as frações de fase de bcc formadas em certas faixas de temperatura podem ser designadas a ferrita, bainita ou martensita com o uso do conhecimento das temperaturas de inicialização de transformação de bainita e martensita. Essas temperaturas de inicialização foram estimadas com o uso das fórmulas empíricas propostas na Referência [3].

[0079] A Tabela 5 mostra, para várias ligas da Tabela 2, se o aço atende aos critérios de revestimento. As chapas são pré-oxidadas ou não, conforme indicado. O teor de Mn e Si da composição é copiado da Tabela 2, assim como a razão de Si/Mn. Em colunas separadas, os critérios de revestimento são indicados. A classificação de molhabili- dade é relativa e derivada por comparação visual com referência de AHSS comercial. A adesão é determinada de acordo com o teste de BMW AA-0509 adaptado. É indicado se uma liga é inventiva ou comparativa em relação à revestibilidade em uma coluna separada, e os comentários sobre as razões para isso são apresentados na coluna direita.

[0080] Referência [1] S.M.C. Van Bohemen, Scr. Mater. 69 (2013) 315 a 318.

[0081] Referência [2] S.M.C. Van Bohemen, Scr. Mater. 75 (2014) 22 a 25.

[0082] Referência [3] S.M.C. van Bohemen, Mater. Sci. and Tech- nol. 28 (2012) 487 a 495. TABELA 1

TABELA 2

TABELA 3

TABELA 4

TABELA 5

Claims

1. Tira de aço com um revestimento à base de zinco com imersão a quente, caracterizada pelo fato de que tem a seguinte com-posição, em % em peso: C: 0,17 a 0,24 Mn: 1,8 a 2,5 Si: 0,65 a 1,25 Al: < 0,3 opcionalmente: Nb: < 0,1 e/ou V: < 0,3 e/ou Ti: < 0,15 e/ou Cr: < 0,5 e/ou Mo: < 0,3, em que o restante é ferro e impurezas inevitáveis, com uma razão de Si/Mn < 0,5 e uma razão de Si/C > 3,0, com um equivalente de Mn ME de no máximo 3,5, em que ME = Mn + Cr + 2 Mo (em % em peso) e tem uma microestrutura com (em % em volume): ferrita: 0 a 40 bainita: 20 a 70 martensita: 7 a 30 austenita retida: 5 a 20 perlita: < 2 cementita: < 1 em que tem uma resistência à tração na faixa de 960 a 1.100 MPa, um limite de elasticidade de pelo menos 500 MPa e um alongamento uniforme de pelo menos 12%.

2. Tira de aço, de acordo com a reivindicação 1, caracteri-zada pelo fato de que C: 0,18 a 0,22, preferencialmente 0,20 a 0,22.

3. Tira de aço, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que Si: 0,8 a 1,2.

4. Tira de aço, de acordo com qualquer uma das reivindica-ções 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a razão de Si/C > 4,0.

5. Tira de aço, de acordo com qualquer uma das reivindica-ções 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o revestimento à base de zinco é um revestimento galvanizado ou galvanelado.

6. Tira de aço, de acordo com qualquer uma das reivindica-ções 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o revestimento à base de zinco é um revestimento que contém 0,5 a 3,8% em peso de Al, 0,5 a 3,0% em peso de Mg, opcionalmente no máximo 0,2% de um ou mais elementos adicionais selecionados a partir do grupo de Pb, Sb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Ni, Zr e Bi, em que o saldo é zinco e impurezas inevitáveis.

7. Tira de aço, de acordo com qualquer uma das reivindica-ções 1 a 6, caracterizada pelo fato de que o elemento Nb está presente em uma quantidade de 0,01 a 0,04%.

8. Método de produção de uma tira de aço revestida com zinco, como definida na reivindicação 1, submetida à imersão a quente de alta resistência de um modo contínuo, caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas: (i) fornecer uma tira de aço que tem a seguinte composição, em % em peso: C: 0,17 a 0,24 Mn:1,8 a 2,5 Si: 0,65 a 1,25 Al: < 0,3 opcionalmente: Nb: < 0,1 e/ou V: < 0,3 e/ou Ti: < 0,15 e/ou Cr: < 0,5 e/ou Mo: < 0,3 em que o restante é ferro e impurezas inevitáveis, com uma razão de Si/Mn < 0,5 e uma razão de Si/C > 3,0, com um equivalente de Mn ME de no máximo 3,5, em que ME = Mn + Cr + 2 Mo (em % em peso); (ii) aquecer a tira até uma temperatura T1 (em °C) na faixa de (Ac3+20) a (Ac3-30) para formar uma microestrutura completa ou parcialmente austenítica; (iii) resfriar lentamente a tira com uma taxa de resfriamento na faixa de 2 a 4 °C/s até uma temperatura T2 na faixa de 620 a 680°C; (iv) resfriar rapidamente a tira com uma taxa de resfriamen-to na faixa de 25 a 50 °C/s até uma temperatura T3 (em °C) na faixa de (Ms-20) a (Ms+100); (v) manter a tira em uma temperatura de resfriamento lento ou de pausa T4 na faixa de 420 a 550 °C por um período de tempo de 30 a 220 segundos; (vi) revestir por imersão a quente a tira de aço em um banho de zinco para proporcionar à tira um revestimento à base de zinco; (vii) resfriar a tira de aço revestida a uma taxa de resfria-mento de pelo menos 5 °C/s até uma temperatura abaixo de 300 °C.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a temperatura de resfriamento lento ou de pausa T4 está na faixa de 440 a 480 °C.

10. Método, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracte-rizado pelo fato de que, na etapa 5), a variação de temperatura é de ± 20°C.

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindica-ções 8 a 10, caracterizado pelo fato de que, na etapa 5), o período de tempo t está na faixa de 30 a 80 segundos.

12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindica-ções 8 a 11, caracterizado pelo fato de que, na etapa 6), a temperatura da tira de aço mediante a entrada no banho de zinco é de no máximo 30 °C acima da temperatura do banho.

13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindica-ções 8 a 12, caracterizado pelo fato de que o banho de zinco contém 0,10 a 0,35% em peso de Al, em que o saldo é zinco e impurezas ine-vitáveis.

14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindica-ções 8 a 12, caracterizado pelo fato de que o banho de zinco contém, em % em peso, 0,5 a 3,8 de Al, 0,5 a 3,0 de Mg, impurezas inevitáveis, em que o saldo é zinco.