BR112016027681B1

BR112016027681B1 - Folha de aço, método para produzir uma folha de aço laminada a frio e revestida por imersão a quente e uso de uma folha de aço

Info

Publication number: BR112016027681B1
Application number: BR112016027681-7A
Authority: BR
Inventors: Dongwei Fan; Hyun Jo Jun; John A. Rotole
Original assignee: Arcelormittal
Priority date: 2014-06-06
Filing date: 2015-06-03
Publication date: 2021-04-27
Also published as: US20170137906A1; JP6599902B2; EP3152336B1; CA2951215C; KR20170015303A; TR201907448T4; PL3152336T3; ES2729870T3; US11047020B2; JP2017520681A; UA117865C2; CN106471147B; EP3152336A1; MA39954B1; CN106471147A; US10612107B2; WO2015185975A1; WO2015185956A1; KR102389648B1; CA2951215A1

Abstract

folha de aço, método para produzir uma folha de aço laminada a frio e revestida por imersão a quente e uso de uma folha de aço. a invenção trata de uma folha de aço laminado a frio e de imersão a quente, com uma resistência à tração de pelo menos 980 mpa, com resistência à deformação acima de ou igual a 500 mpa, com alongamento total acima de ou igual a 8%, a composição consistindo em porcentagem em peso: 0,05 < c < 0,15%, 2 < mn= 3%, al < 0,1%, 0,3 < si < 1,5%, 0,01% < nb < 0,05%, n < 0,02%, 0,1 < cr + mo < 1%, 0,0001 < b < 0,0025, ti < 0,5%, v < 0,01%, s < 0,01%, p < 0,05% o restante da composição sendo ferro e impurezas inevitáveis que resultam do derretimento e a microestrutura contém, em fração de superfície: entre 50 e 95% de martensita e entre 5 e 50% da soma de ferrita e bainita, em que o tamanho de grão de ferrita está abaixo de 10 µm, e em que a razão de aspecto do tamanho de grão de ferrita é entre 1 e 3. o aço de acordo com a invenção é oxidado e subsequentemente reduzido durante as etapas de aquecimento, encharcamento e de resfriamento do recozimento.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere a aços multifase de alta resistência, para uso em veículos a motor, que têm altas propriedades de maleabilidade e exibem altos níveis de resistência, e se destinam a serem usados como membros estruturais e materiais de reforço principalmente para veículos a motor. A mesma também lida com o método de produzir o aço multifase de alta maleabilidade.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Conforme o uso de aços de alta resistência aumenta em aplicações automotivas, existe uma demanda cada vez maior por aços de resistência aumentada sem sacrificar a maleabilidade. Demandas cada vez maiores por economia de peso e exigências de segurança motivam elaborações intensivas de novos conceitos de aços automotivos que podem alcançar ductilidade mais alta simultaneamente com resistência mais alta em comparação com os Aços Avançados de Alta Resistência (AHSS) existentes.

[003] Assim, diversas famílias de aços como aquelas mencionadas abaixo que oferecem vários níveis de resistência foram propostas.

[004] Entre aqueles conceitos, aços com elementos microligantes cujo endurecimento é obtido simultaneamente por precipitação e por refinamento do tamanho de grão foram desenvolvidos. O desenvolvimento de tais aços de Alta Resistência e Baixa Liga (HSLA) foi seguido pelo daqueles de resistência mais alta chamados de Aços Avançados de Alta Resistência os quais mantêm bons níveis de resistência juntamente com boa maleabilidade a frio. Entretanto, os níveis de tração atingidos por esses graus são em geral baixos.

[005] De modo a responder à demanda de aços com alta resistência e ao mesmo tempo alta maleabilidade, muitos desenvolvimentos aconteceram. Entretanto, é bem conhecido que para aços de alta resistência, tentar aumentar a resistência à tração definitiva em geral leva a níveis de ductilidade mais baixos. Não obstante, fabricantes de carros continuam a desenvolver peças mais e mais complexas que exigem mais ductilidade sem sacrificar as exigências de resistência. Além disso, um aperfeiçoamento em resistência à deformação e desempenho de expansão de furo com relação a aços correntemente em produção é necessário, por exemplo, para folhas de aço revestido por imersão a quente.

[006] A invenção é direcionada a um método de fabricar aço de alta resistência revestido por imersão a quente, ao método de produção do mesmo e ao uso de dito aço de alta resistência para produzir uma peça de um veículo.

[007] O pedido US US2013008570 é conhecido, tal pedido lida com uma placa de aço de resistência ultra-alta com pelo menos 1.100 MPa de resistência à tração que tem tanto um excelente balanço resistência- estiramento e excelente operabilidade de dobra e um método para produzir a mesma. A estrutura de metal da placa de aço tem martensita, e as fases macias de ferrita bainítica e ferrita poligonal. A área da supracitada martensita constitui 50% ou mais, a área da supracitada ferrita bainítica constitui 15% ou mais, e a área da supracitada ferrita poligonal constitui 5% ou menos (incluindo 0%). Quando o diâmetro equivalente ao círculo da supracitada fase macia é medido, o coeficiente de variação (desvio padrão/valor médio) é menor ou igual a 1,0. A placa de aço de resistência ultra-alta tem pelo menos 1.100 MPa de resistência à tração. Esse pedido é omisso no que se refere a diferentes questões de maleabilidade tais como expansão de furo e resistência à deformação as quais têm importante impacto nas propriedades de uso.

[008] É também conhecido o pedido WO2012153016, que lida com um aço laminado a frio cuja resistência à tração é acima de 1.000 MPa e alongamento uniforme acima de 12%, bem como capacidade de dobra em V acima de 90°. A composição química desse pedido compreende, em porcentagem em peso: 0,15% < C < 0,25%, 1,8% < Mn < 3,0%, 1,2% < Si < 2%, 0% < Al < 0,10%, 0% < Cr < 0,50%, 0% < Cu < 1%, 0% < Ni < 1%, 0%< S <0,005%, 0% < P < 0,020%, Nb<0,015%, Ti<0,020%, V<0,015%, Co<1%, N<0,008%, B<0,001% enquanto Mn+Ni+Cu < 3%, o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis a partir do molde. A microestrutura de aço contém, em percentagem de superfície, 5 a 20% de ferrita poligonal, entre 10 e 15% de austenita residual, de 5 a 15% de martensita, o balanço sendo de bainita do tipo ripa. Esse pedido exige que a austenita seja estabilizada através do processo de recozimento contínuo.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[009] O objetivo da invenção é resolver os problemas acima mencionados, isto é, trazer um aço de alta resistência revestido por imersão a quente simultaneamente:

[010] Uma resistência à tração acima de ou igual a 980 MPa, ou mesmo 1.180 MPa.

[011] Um alongamento total acima de ou igual a 8%.

[012] Um valor de expansão de furo superior ou igual a 20%, ou mesmo 40%.

[013] Um valor de resistência à deformação acima de 500 MPa, ou mesmo 780 MPa.

[014] Outro objetivo da invenção é fornecer um processo para fabricar tal aço multifase revestido por imersão a quente, sendo ao mesmo tempo compatível com linhas galvanizantes de recozimento contínuas normais.

[015] Para fazer isso, o principal objetivo da invenção é uma folha de aço revestido por imersão a quente com resistência à tração de pelo menos 980 MPa, com resistência à deformação acima de ou igual a 500 MPa, com alongamento total acima de ou igual a 8%, cuja composição consiste, em porcentagem em peso, em: 0,05 < C < 0,15% 2 < Mn < 3% Al < 0,1% 0,3 < Si < 1,5% 0,01% < Nb < 0,05% N < 0,02% 0,1 < Cr + Mo < 1% 0,0001 < B < 0,0025% Ti < 0,5% V<0,01% S < 0,01% P < 0,05% o restante da composição sendo ferro e impurezas inevitáveis que resultam do derretimento e a microestrutura consiste, em fração de superfície, em: entre 50 e 95% de martensita e entre 5 e 50% da soma de ferrita e bainita, em que o tamanho de grão de ferrita está abaixo de 10 μm, e em que a razão de aspecto do tamanho de grão de ferrita é entre 1 e 3.

[016] Em uma realização preferida, a composição química de aço tem um teor de carbono tal que, 0,09 < C < 0,14%.

[017] Em outra realização preferida, o aço tem um teor de manganês tal que 2,2 < Mn < 2,7%.

[018] Em outra realização preferida, o aço tem um teor de alumínio tal que Al < 0,05%.

[019] Em outra realização preferida, o aço tem teor de silício tal que 0,6 < Si < 1,3%.

[020] Em outra realização preferida, a composição química de aço tem um teor de nióbio tal que Nb < 0,03%.

[021] Em outra realização preferida, a composição química de aço tem uma soma de crômio e molibdênio tal que 0,1 < Cr+Mo < 0,7%.

[022] Em outra realização preferida, a composição química de aço tem um teor de boro tal que 0,001 < B < 0,0022%.

[023] Em outra realização preferida, a composição química de aço tem um teor de titânio tal que: 0,02% < Ti< 0,05%.

[024] Em outra realização preferida, a folha de aço tem uma profundidade oxidada internamente de pelo menos 200 nm e de menos que 100 μm, compreendendo um ou mais dentre óxidos contendo Si, Mn, Al, Ti, presentes sob o revestimento por imersão a quente.

[025] Em uma realização preferida, a fração de superfície da soma de ferrita e bainita é entre 20 e 40%, com o tamanho médio de grão de ferrita abaixo de 3 μm.

[026] Preferencialmente, o aço revestido por imersão a quente da invenção tem a resistência à tração é de pelo menos 980 MPa, a resistência à deformação é de pelo menos 500 MPa, o alongamento total é de pelo menos 8% e a expansão de furo é de pelo menos 20%.

[027] Preferencialmente, o aço revestido por imersão a quente da invenção tem uma resistência à tração de pelo menos 1.180 MPa, uma resistência à deformação de pelo menos 780 MPa, um alongamento total de pelo menos 8% e uma expansão de furo de pelo menos 20%.

[028] Preferencialmente, o aço de acordo com a invenção é galvanizado ou recozido após galvanização.

[029] A invenção tem também, como um segundo objetivo, um método para produzir uma folha revestida por imersão a quente de aço de alta resistência compreendendo as seguintes etapas sucessivas: - moldar um aço cuja composição é de acordo com a invenção conforme definido acima de modo a obter um vergalhão, - reaquecer o vergalhão a uma temperatura Treheat acima de 1.180 °C, - laminar a quente o vergalhão reaquecido a uma temperatura acima de 800 °C para obter um aço laminado a quente, - resfriar o aço laminado a quente a uma taxa de resfriamento convencional até uma temperatura de enrolamento Tcoiling entre 500 e 800 °C, então - enrolar o aço laminado a quente resfriado à Tcoiling, - descascar o aço laminado a quente - Opcionalmente, o aço laminado a quente é recozido a uma temperatura TIA acima de 300 °C durante mais de 20 minutos. - Opcionalmente, a temperatura do aço laminado a quente antes de entrar na capa deve ser acima de 400 °C. A taxa de resfriamento do aço laminado a quente deve ser mais baixa que ou igual a 1 °C/min e mais alta que ou igual a 0,01 °C/min. - laminar a frio o aço de modo a obter uma folha de aço laminado a frio, - recozer a folha de aço laminado a frio compreendendo as etapas de: - aquecer dita folha de aço laminado a frio em um forno com fogo direto tendo uma atmosfera com uma percentagem em volume de oxigênio em excesso compreendida entre 0,2% e 4%, em que uma etapa de oxidação acontece entre 500 °C e 750 °C, - aumentar o aquecimento a partir da dita temperatura de forno com fogo direto até uma temperatura de recozimento em um forno de tubo de radiação, a taxa de aquecimento sendo compreendida entre 0,5 e 2,5 °C/s, o ponto de orvalho da atmosfera no dito forno de tubo de radiação sendo abaixo de ou igual a 25 °C, - dita temperatura de recozimento Tanneal sendo compreendida entre 750 a 950 °C. - manter o aço na dita temperatura de recozimento Tanneal por uma duração de pelo menos 30 segundos e menor que ou igual a 300 segundos, - resfriar o aço laminado a frio até uma temperatura TOA entre 440 °C e 470 °C, - Segurar o aço laminado a frio à TOA por mais de 30 segundos e menos que 180 segundos, - e, durante dito aquecimento, mantendo-se na Tanneal e nas etapas de resfriamento, a superfície do aço laminado a frio é oxidada e subsequentemente reduzida de modo a obter uma profundidade oxidada internamente de pelo menos 200 nm e de menos que 100 μm, compreendendo um ou mais dentre óxidos contendo Si, Mn, Al, Ti, - Revestir por imersão a quente o aço laminado a frio para obter aço laminado a frio revestido, - opcionalmente, o aço revestido por imersão a quente laminado a frio é recozido após galvanização para atingir um teor de ferro entre 7% e 15% no revestimento de aço laminado a frio. - o aço revestido por imersão a quente laminado a frio é resfriado até a temperatura ambiente a uma taxa de resfriamento de pelo menos 1 °C/s.

[030] Preferencialmente, a temperatura de enrolamento é tal que: 500 °C < Tcoiling < 750 °C.

[031] Em uma realização preferida, a temperatura de recozimento opcional TIA é tal que 500 °C < TIA < 650 °C por um tempo entre 30 horas e 100 horas.

[032] Preferencialmente, a razão de redução de laminação a frio é compreendida entre 40 e 60%.

[033] Em uma realização preferida, a superfície do aço laminado a frio é reduzida dentro do dito forno de tubo radiante tendo uma atmosfera gasosa misturada tendo um ponto de orvalho abaixo de 0 °C.

[034] Preferencialmente, o revestimento por imersão a quente é feito em um banho de liga de Zn líquido de modo a obter um aço de alta resistência de imersão a quente laminado a frio galvanizado ou recozido após galvanização.

[035] O aço de acordo com a invenção pode ser usado para produzir uma peça para um veículo a motor.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[036] Os principais aspectos da invenção serão descritos agora: A Figura 1 ilustra uma microestrutura do aço de acordo com a invenção com martensita em branco, ferrita e bainita em preto.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[037] Para obter o aço da invenção, a composição química é muito importante bem como os parâmetros de produção de modo a atingir todos os objetivos. Os elementos de composição química são dados em porcentagem em peso.

[038] O carbono é um elemento usado para aumentar a resistência da martensita, se o teor de carbono é abaixo de 0,05%, a resistência à tração de um mínimo de 980 MPa não é atingida na presente invenção. Se o carbono é mais alto que 0,15%, a martensita será dura e o alongamento total de 8% não será atingido no aço da presente invenção. Além disso, o carbono é forte elemento formador de austenita. Abaixar os teores de carbono, a partir de 0,15% para mais baixos, possibilita ter, para uma dada temperatura de recozimento, menos austenita e ferrita o bastante para aperfeiçoar a maleabilidade e atingir o alongamento total alvo. Além disso, baixas temperaturas de recozimento para o aço de acordo com a invenção limitam consideravelmente o crescimento de grão de ferrita; como uma consequência, o tamanho de grão ferrítico final é abaixo de 10 mícrons. Essa combinação contribui para o grande compromisso de propriedades mecânicas obtidas no aço de acordo com a invenção.

[039] Preferencialmente, o teor de carbono é tal que 0,09 < C < 0,14%.

[040] O manganês é um elemento de endurecimento. Se o teor de Mn é abaixo de 2%, a resistência à tração será mais baixa que 980 MPa. Se o teor de Mn é acima de 3%, a segregação central de Mn é esperada como meia espessura e isso será prejudicial para as Propriedades em Uso. Preferencialmente, o teor de manganês é tal que 2,2 < Mn < 2,7%.

[041] O silício tem um efeito de aumentar a resistência, ele aperfeiçoa o alongamento total e a razão de expansão de furo bem como resistência à fratura retardada. Se o teor de Si é abaixo de 0,3%, o alongamento total será abaixo de 8% e as propriedades acima mencionadas serão prejudicadas. Se o teor de Si é acima de 1,5%, as cargas de laminação aumentam demais e o processo de laminação a frio se torna difícil. Além disso, a temperatura de encharcamento será muito alta, isso irá levar a questões de capacidade de fabricação. Além disso, a capacidade de revestir com revestimento por imersão a quente pode ser prejudicada devido à formação de óxido de silício na superfície da folha. Preferencialmente, o teor de Si é tal que 0,6 < Si < 1,3 pelas razões dadas acima.

[042] O alumínio, assim como o titânio, pode formar AlN para proteger o boro. Entretanto, o teor do mesmo é limitado a 0,1% porque teores de Al mais altos levarão a que temperaturas de recozimento mais altas tenham o mesmo balanço microestrutural, todos os outros parâmetros sendo iguais. Como uma consequência, para propósitos de economia de custo e energia, seu teor é limitado a 0,1%. Preferencialmente, o teor de Al é tal que Al < 0,05%.

[043] O nióbio pode formar precipitados, os quais têm um efeito de refinamento de grão, conhecido por aumentar a resistência à tração. Além disso, o mesmo aperfeiçoa a razão de expansão de furo bem como a resistência à fratura retardada. Se o teor de Nb é acima de 0,05%, a ductilidade será reduzida e o alongamento total irá cair abaixo de 8%. O teor de Nb tem de ser acima de 0,01% para se obter refinamento de grão suficiente e resistência à tração. Preferencialmente, o teor de Nb é tal que Nb < 0,03%.

[044] O Mo e o Cr irão aperfeiçoar a temperabilidade e a resistência à tração. Se a soma desses elementos é abaixo de 0,1%, uma grande fração de ferrita irá se formar além do crescimento de grão de ferrita proeutetoide formado durante recozimento e isso irá diminuir a resistência. Se a soma desses elementos é acima de 1% no aço da invenção, isso irá fazer a banda quente dura e difícil de laminar a frio. Preferencialmente a soma desses elementos é tal que 0,1 < Cr+Mo < 0,7%.

[045] O titânio é adicionado para combinar com nitrogênio de modo a formar TiN e como uma consequência proteger B em solução sólida, se nem Ti nem Al estão presentes, nitreto de boro pode se formar. Nesse caso, o boro não estaria em solução sólida nem desempenharia seu papel definido abaixo. Além disso, a formação de TiN aperfeiçoa a maleabilidade e a soldabilidade, bem como a resistência à fratura retardada no aço da invenção. Acima de 0,5%, Ti irá levar a que temperaturas de recozimento mais altas tenham o mesmo balanço microestrutural, todos os outros parâmetros sendo iguais. Como uma consequência, para propósitos de economia de custo e energia, seu teor é preferencialmente limitado a 0,05%. Preferencialmente, o teor de Ti é tal que 0,02< Ti < 0,05%. Em uma realização preferida, o teor de Ti é pelo menos 3,4 vezes o teor de nitrogênio, de modo a assegurar sua combinação com nitrogênio e obter refinamento de grão eficiente.

[046] O boro pode suprimir a formação de ferrita durante a etapa de resfriamento do recozimento de banda laminada a frio. Como um resultado, isso evita uma queda em resistência abaixo de 980 MPa. Se o teor de boro é acima de ou igual a 0,0025% (25 ppm), o excesso de boro irá se precipitar como nitreto de boro em limites de grão austenítico e esses servirão de sítios de nucleação para formação de ferrita com o mesmo efeito de queda de tração em propriedades mecânicas. Abaixo de 0,0001% (1 ppm) graus mais altos em termos de resistência à tração são mais difíceis de atingir. De maneira ideal, o boro precisa ser 0,001 < B < 0,0022% para obter propriedades mecânicas acima de 1.180 MPa com um mínimo de 8% de alongamento total.

[047] Quanto ao vanádio, se o teor é acima de 0,01%, o vanádio irá consumir o carbono formando carbonetos e/ou nitrocarbonetos e isso irá amaciar a martensita. Além disso, a ductilidade do aço de acordo com a invenção será prejudicada e cairá abaixo de 8%.

[048] Quanto ao nitrogênio, se o teor de nitrogênio é acima de 0,02%, nitretos de boro irão se formar e reduzir a temperabilidade do aço uma vez que baixo teor de boro livre estará disponível. Também irá formar grande fração de AlN, o que é prejudicial para o alongamento total e expansão de razão de furo. Como uma consequência, o teor de nitrogênio é limitado a 0,02% para não cair abaixo de 8% de alongamento e/ou 20% de expansão de razão de furo.

[049] Quanto ao fósforo, a teores acima de 0,050 por cento em peso, o fósforo segrega ao longo de limites de aço e causa a deterioração de resistência à fratura retardada e soldabilidade da folha de aço. O teor de fósforo deve, portanto, ser limitado a 0,050 por cento em peso.

[050] Quanto ao enxofre, teores acima de 0,01 por cento em peso levam a uma grande quantidade de inclusões não metálicas (MnS), e isso causa a deterioração de resistência à fratura retardada e ductilidade da folha de aço. Consequentemente, o teor de enxofre deve ser limitado a 0,01 por cento em peso.

[051] O balanço do aço de acordo com a invenção é feito de ferro e impurezas inevitáveis.

[052] O método para produzir o aço de acordo com a invenção implica moldar aço com a composição química da invenção.

[053] O aço moldado é reaquecido acima de 1.180 °C. Quando a temperatura de reaquecimento de vergalhão é abaixo de 1.180 °C, o aço não será homogêneo e os precipitados não serão completamente dissolvidos.

[054] Então o vergalhão é laminado a quente, a última passagem de laminação a quente acontecendo a uma temperatura Tlp de pelo menos 800 °C. Se a Tlp é abaixo de 800 °C, a operabilidade a quente é reduzida e rachaduras irão aparecer e as forças de laminação irão aumentar, - resfriar o aço a uma típica taxa de resfriamento conhecida em si por pessoa versada na técnica até a temperatura de enrolamento Tcoiling, - Tcoiling precisa ser mais baixa que a temperatura da última passagem Tlp °C. Essa temperatura é preferencialmente abaixo de 800 °C. Preferencialmente, a temperatura de enrolamento é tal que 500 °C ≤ Tcoiling ≤ 750 °C, - após o enrolamento, o aço laminado a quente é descascado, - então, opcionalmente, o aço laminado a quente é recozido a uma temperatura acima de 300 °C durante mais de 20 minutos. Se o tratamento térmico é feito abaixo de 300 °C, as forças para laminação a frio serão muito altas e em menos de 20 minutos o mesmo resultado é obtido, o material será muito duro para ser facilmente laminado a frio. Além disso, os inventores constataram que esse tratamento térmico intermediário aperfeiçoa muito a homogeneidade de espessura de folha em uma maneira surpreendente. Preferencialmente, o tratamento térmico é feito entre 500 °C e 650 °C por 30 horas até 100 horas, - opcionalmente, o aço laminado a quente é colocado sob uma capa, isolado se necessário, para cobrir um ou mais enrolamentos para facilitar resfriamento uniforme do produto laminado a quente. Além disso, os inventores constataram que esse tratamento de capa pode também aperfeiçoar a homogeneidade de espessura de folha, - em uma realização preferida, a temperatura do aço laminado a quente antes de entrar na capa deve ser acima de 400 °C. A taxa de resfriamento do aço deve ser mais baixa que ou igual a 1 °C/min e mais alta que ou igual a 0,01 °C/min. Se a taxa de resfriamento é mais alta que 1 °C/min, a banda quente será muito dura para se seguir à laminação a frio. Uma taxa de resfriamento mais baixa que 0,01 °C/min, seria prejudicial à produtividade, - laminar a frio o aço com uma razão de laminação a frio que irá depender da espessura alvo final. A razão de laminação a frio é definida por: (espessura antes de laminação a frio)- (espessura após laminação a frio)/ (espessura antes de laminação a frio). Preferencialmente a razão de redução a frio é compreendida entre 40 e 60%. Assim, a energia de tensão armazenada é adequada de modo a assegurar recristalização adicional durante o recozimento, - aquecer o aço até a temperatura de recozimento Tanneal a qual precisa ser entre 750 °C e 950 °C.

[055] A folha de aço laminado a frio é adicionalmente recozida de modo contínuo de modo a se obter recristalização e para obter a microestrutura desejada por transformação. O recozimento compreende as seguintes etapas:

[056] A folha laminada a frio é aquecida em um forno com fogo direto (ou “DFF”) dentro de uma atmosfera tendo uma percentagem de volume de oxigênio em excesso entre 0,2% e 4%. O volume de oxigênio em excesso se refere ao oxigênio que está presente além da quantidade de oxigênio necessária para combinar com o combustível usado para aquecer o forno, isto é: percentagem de volume de oxigênio em excesso = (volume de oxigênio total – oxigênio volume necessário para combustão) / (volume de oxigênio total) assim, quando oxigênio em excesso está presente na atmosfera de combustão dentro da proporção da invenção, o mesmo está disponível para reagir com a tira de aço. Na faixa entre 500 e 750 °C, oxidação acontece, isto é, uma camada de óxido de ferro é formada na superfície da folha de aço enquanto uma oxidação interna ocorre sob esse óxido de ferro: óxidos internos dentro de uma profundidade de 100 μm, a qual pode conter um ou mais dentre Si, Mn, Al, Ti, são assim criados. Se a profundidade de oxidação é acima de 100 μm, a superfície de aço será pesadamente oxidada, o que será difícil de ser reduzido, e a qualidade de revestimento será deteriorada, - a folha de aço é aquecida adicionalmente a partir dessa faixa de temperatura de oxidação até uma temperatura de recozimento Tanneal, em um forno de tubo de radiação, a taxa de aquecimento sendo compreendida entre 0,5 e 2,5 °C/s. Se a taxa de aquecimento é abaixo de 0,5 °C/s, crescimento de grão excessivo irá reduzir a resistência à deformação final. Se a taxa de aquecimento é acima de 2,5 °C/s, muita energia será consumida.

[057] A atmosfera no forno de tubo radiante é uma atmosfera gasosa misturada tendo um ponto de orvalho abaixo de 25 °C. Mais alto que 25 °C irá causar excessiva oxidação de superfície de aço, o que pode impactar a qualidade de revestimento.

[058] Em uma realização preferida, o ponto de orvalho é abaixo de 0 °C para se obter uma qualidade de superfície muito boa, - o aço é adicionalmente recozido de modo contínuo no forno de tubo de radiação, sob as mesmas condições de atmosfera, à temperatura Tanneal entre 750 °C e 950 °C e mantido a essa temperatura durante 30 a 300 segundos. Controlar a temperatura de recozimento é um recurso importante do processo uma vez que isso habilita a controlar as frações iniciais de austenita e ferrita bem como sua composição química. Abaixo de 750 °C, a ferrita não será totalmente recristalizada e o alongamento será abaixo de 8%, enquanto é inútil ir acima de 950 °C por razões de economia de energia e custo. Preferencialmente, o recozimento é feito a uma temperatura entre 775 e 860 °C.

[059] A folha de aço é então adicionalmente resfriada até uma temperatura TOA, - durante essas etapas de aquecimento, recozimento e resfriamento, o aço é oxidado e então reduzido, isto é, para que a camada de óxido de ferro na superfície da folha de aço, mencionada acima, seja totalmente reduzida, enquanto uma zona oxidada interna, com uma profundidade entre 200 nm e 100 μm, compreendendo um ou mais dentre óxidos contendo Si, Mn, Al, Ti, está presente. Essa oxidação seguida por etapa de redução é necessária de modo que a superfície de aço seja adequada para revestimento por imersão a quente, - após o resfriamento, o aço é mantido a uma temperatura entre 440 °C a 470 °C por mais de 30 s e menos que 180 segundos. Abaixo de 440 °C, uma grande fração de bainita ou martensita será formada e seja a resistência à tração, seja o alongamento total, estarão abaixo das expectativas da presente invenção: 980 MPa e 8% respectivamente. Acima de 470 °C, questões de imersão a quente irão aparecer com vaporização do fundido e a reação entre fundido e tira será descontrolada, - então o aço é revestido por imersão a quente para obter um aço laminado a frio revestido, preferencialmente o revestimento por imersão a quente é feito em um banho de Zn ou liga de Zn de modo a obter um aço de alta resistência laminado a frio galvanizado, - opcionalmente, o aço revestido por imersão a quente laminado a frio é ligado ao substrato de modo a obter um aço de alta resistência laminado a frio recozido após galvanização, o revestimento de Zn ou de liga de Zn contendo entre 7 a 15% de ferro.

[060] A zona oxidada interna está presente sob o revestimento de Zn ou liga de Zn, - então o aço revestido por imersão a quente laminado a frio é resfriado até uma temperatura ambiente a uma taxa de resfriamento de pelo menos 1 °Cs.

[061] A ferrita no quadro da presente invenção é definida por uma estrutura de centro cúbico com tamanho de grão mais baixo que 10 microns (μm). A soma do teor de ferrita e bainita, no quadro da invenção, precisa ser entre 5 e 50% de modo a ter pelo menos 8% de alongamento total; quando a soma de ferrita e bainita é abaixo de 5%, tal nível de alongamento não será atingido. Acima de 50% da soma de ferrita e bainita, a resistência à tração alvo de 980 MPa não será atingida. Preferencialmente, a soma de teor de ferrita e bainita é entre 5 e 30%. Em outra realização, a soma de teor de ferrita e bainita é entre 20 a 40%.

[062] Em uma realização preferida, o tamanho de grão de ferrita é abaixo de 10 μm, preferencialmente, o mesmo é abaixo de 5 μm e ainda mais preferencialmente o mesmo é abaixo de 3 μm. A ferrita de tamanho de grão baixo, isto é, abaixo de 10 μm, aperfeiçoa a resistência à deformação. Essa faixa de teor de ferrita com tamanho limitado é obtida graças à combinação de baixas temperaturas de recozimento, elementos de composição química tais como Nb e Ti os quais fixam tamanhos de grão ferrítico e limitam o crescimento dos mesmos bem como a presença de Cr e Mo os quais limitam a formação de ferrita quando do resfriamento após o recozimento. Acima de 10 μm, a resistência à deformação será muito baixa e abaixo do alvo de 500 MPa.

[063] Em uma realização ainda preferida, a razão de aspecto do tamanho de grão de ferrita, isto é, os valores médios das razões do comprimento pela altura de cada grão de ferrita é entre 1 e 3. Tais medidas são tomadas em pelo menos 3 populações de grãos de ferrita, as amostras analisadas sendo observadas com um microscópio eletrônico óptico ou um de varredura na terceira espessura de material com o propósito de homogeneidade. Essa razão de aspecto de tamanho de grão de ferrita aperfeiçoa a homogeneidade de propriedades, se o tamanho de grão de ferrita são tipos agulha, isto é, acima de 3 ou abaixo de 1, a diferença de propriedades entre direção longitudinal e direção transversal será muito alta e o as propriedades de material serão heterogêneas e muito dependentes da direção de tensão.

[064] A martensita é a estrutura formada durante o resfriamento após o encharcamento a partir da austenita instável formada durante o recozimento. O teor da mesma precisa estar dentro da faixa de 50 a 95%. Não se atinge menos que 50% da resistência à tração alvo de 980 MPa nem acima de 95%, o alongamento total será abaixo de 8%.

[065] Os bons resultados de expansão de furo nessa invenção se devem ao balanço de fração de fase e à pequena diferença em dureza das fases (ferrita e martensita). ABREVIAÇÕES

[066] UTS(MPa) se refere à resistência à tração definitiva medida por teste de tração na direção transversal relativa à direção de laminação.

[067] YS (MPa) se refere à resistência à deformação medida por teste de tração na direção transversal relativa à direção de laminação, TEl (%) se refere ao alongamento total.

[068] UTS, YS e Tel podem ser medidos em seguida a diversos testes. Os testes usados para os exemplos são feitos de acordo com o padrão JIS-T.

[069] HE (%) se refere à expansão de furo. Tal teste pode ser realizado com a ajuda de um puncionador cônico feito de uma peça cilíndrica cujo diâmetro é de 45 mm, encimada por uma peça cônica. Tal puncionador está sendo posicionado sob a folha de aço para teste e que foi previamente dotada de um furo de um diâmetro inicial Do de 10 mm. O puncionador cônico está então sendo movido para cima e para o interior de tal furo e efetivamente aumenta o mesmo até que uma primeira rachadura transversal apareça. O diâmetro final D do furo está então sendo medido e a expansão de furo é calculada usando-se a seguinte relação:

[070] Microestruturas foram observadas usando um SEM na localização de espessura de quarta parte, usando 2% de decapante Nital e quantificadas por análise de imagem.

[071] Os aços de acordo com a invenção serão melhor entendidos ao se ler os exemplos abaixo os quais são dados não com propósito de limitação quanto ao escopo, mas como ilustrações.

[072] Produtos semiacabados foram produzidos a partir de moldagem de aço. As composições químicas dos produtos semiacabados, expressas em porcentagem em peso, são mostradas na Tabela 1 abaixo.

TABELA 1: COMPOSIÇÃO QUÍMICA DE AÇOS (PORCENTAGEM EM PESO) 19/27 Valores sublinhados: fora da invenção

[073] O resto da composição de aço na Tabela 1 consiste em ferro e impurezas inevitáveis que resultam da fundição, o nível de impureza sendo mais baixo que 0,0005 mas mais alto que 0,0001 mill.%.

[074] Lingotes da composição 1 a 14 foram inicialmente reaquecidos e laminados a quente. As placas de aço laminadas a quente foram então laminadas a frio e recozidas. Os parâmetros de processo experimentados são mostrados abaixo: Temperatura de reaquecimento (HR reaquecer), °C Temperatura de laminação de acabamento (HRFT): °C Temperatura de enrolamento (CT): °C Temperatura de recozimento intermediária (IA T): °C e tempo (IA t): hr Banda quente atrasando o resfriamento, entrar com temperatura (°C) na capa, e taxa de resfriamento (°C/min) Laminação a frio aplicada (CR): Temperatura de oxidação no forno de fogo de direção (temperatura DFF): °C A percentagem em volume de oxigênio em excesso em DFF, A taxa de aquecimento antes de atingir a temperatura de recozimento (°C/s) O ponto de orvalho no forno de recozimento (°C) Temperatura de encharcamento durante recozimento (AT): °C Duração de encharcamento durante recozimento (At): s Faixa de temperatura de envelhecimento excessivo OAT Tempo de envelhecimento excessivo OAt

[075] Tipo de revestimento: GI para galvanizado a 465 °C e GA para recozido após galvanização com temperatura variada.

[076] Os aços 1 a 14 experimentaram os parâmetros de processo descritos na Tabela 2.

TABELA 2 PARÂMETROS DE PROCESSO DO REAQUECIMENTO ATÉ LAMINAÇÃO A FRIO

[077] Os efeitos de TIA de recozimento intermediário e do tratamento de capa foram avaliados no produto final, isto é, após laminação a frio, recozimento e revestimento final. Comparando-se ao exemplo DD que não passou por recozimento intermediário, o EE exemplificativo foi intermediariamente recozido; sua microestrutura foi homogeneizada durante esse processo. Após a laminação a frio e o processo de revestimento final, a variação de espessura ao longo do comprimento de enrolamento foi abaixo de 5%, enquanto a variação de espessura ao longo do comprimento de enrolamento no exemplo DD foi significativamente mais alto.

[078] O exemplo GG foi tratado dentro de um dispositivo de capa que fez o aço laminado a quente resfriar bem mais lentamente, o que também aperfeiçoou a homogeneidade de microestrutura dentro do aço. Como uma consequência, sua variação de espessura de produto final foi também abaixo de 5%.

[079] Na Tabela 3 abaixo, todos os aços experimentaram uma oxidação durante aquecimento usando um forno com fogo direto seguido por uma redução em um forno de tubo radiante de acordo com a presente invenção. Como uma consequência, as folhas de aço são adequadas para receber um revestimento GI ou GA, uma vez que as superfícies das mesmas não incluem camada de óxido de ferro, mas uma zona oxidada interna, com uma profundidade entre 200 nm e 100 μm, compreendendo um ou mais dos óxidos contendo Si, Mn, Al, Ti, o que corresponde à ligação do revestimento ao substrato. O resfriamento da temperatura de GA até a temperatura ambiente após recozimento após galvanização foi realizado a 5 °C/s.

TABELA 3: PARÂMETROS DE RECOZIMENTO PARA PRODUZIR AÇOS DE RESISTÊNCIA MUITO ALTA REVESTIDOS POR IMERSÃO A QUENTE n.m: não medido. Sublinhado: fora do escopo da invenção

[080] Com relação à microestrutura, os valores médios para Tabela 3 com exemplos selecionados têm os seguintes recursos microestruturais:

TABELA 4: RECURSOS MICROESTRUTURAIS Valores sublinhados: fora da invenção

[081] Quanto às propriedades mecânicas, a Tabela 4 acima mostra os resultados para resistência à deformação, resistência à tração, alongamento total e expansão de furo. BOG representa medidor quebrado, o valor não foi obtido.

TABELA 5: PROPRIEDADES MECÂNICAS n.m.: não medido. Sublinhado: fora da invenção

[082] Os aços de acordo com a invenção apresentam boa capacidade de serem revestidos. Além disso, muitos exemplos mostram resistência à tração acima de 980 MPa e mesmo acima de 1.180 MPa (consultar exemplo W). Além disso, níveis de ductilidade estão também acima de 8% em todos os casos que correspondem à invenção, a resistência à deformação é acima de 500 MPa e mesmo acima de 780 MPa em alguns exemplos (consultar exemplo W) e valores de expansão de furo estão claramente acima de 20% e nos melhores casos acima de 40% (consultar exemplo W).

[083] O Exemplo XA foi processado com ponto de orvalho a 28 °C o qual foi mais alto que 25 °C. A resistência à tração do aço foi abaixo de 980MPa devido à excessiva descarbonização causada por ponto de orvalho muito alto no forno.

[084] O aço do exemplo XB tem 1,8% de Mn, o que é mais baixo que 2%. A folha revestida obtida na ponta do processo contém 65% de ferrita mais bainita, o que consequentemente resulta em uma resistência à tração muito mais baixa que 980 MPa.

[085] O aço do exemplo XC tem mais de 0,15% de C, mais de 1,5% de Si e mais de 0,1% de Al, o que fez a martensita muito dura no aço. Consequentemente, o alongamento total foi muito mais baixo que 8% e a razão de expansão de furo foi muito mais baixa que 20%.

[086] O aço de acordo com a invenção pode ser usado para corpo automotivo em peças brancas para veículos a motor.

Claims

1. FOLHA DE AÇO LAMINADA A FRIO E REVESTIDA POR IMERSÃO A QUENTE, caracterizada por possuir resistência à tração de pelo menos 980 MPa, com resistência à deformação acima de ou igual a 500 MPa, com alongamento total acima de ou igual a 8%, a composição da folha de aço consistindo, em porcentagem em peso, em: 0,05 < C < 0,15%; 2 < Mn < 3%; Al < 0,1%; 0,3 < Si < 1,5%; 0,01% < Nb < 0,05%; N < 0,02%; 0,1 < Cr + Mo < 1%; 0,0001 < B < 0,0025%; Ti < 0,5%; V<0,01%; S < 0,01%; P < 0,05%; o restante da composição sendo ferro e impurezas inevitáveis que resultam do derretimento, tendo uma microestrutura consistindo, em fração de superfície, em: entre 50 e 95% de martensita e entre 5 e 50% da soma de ferrita e bainita, em que o tamanho de grão de ferrita está abaixo de 10 μm, em que o tamanho de grão de ferrita tem uma razão de aspecto entre 1 e 3 e em que uma profundidade oxidada internamente de pelo menos 200 nm e de menos que 100 μm, compreendendo um ou mais dentre óxidos contendo Si, Mn, Al, Ti, está presente sob o revestimento por imersão a quente.

2. FOLHA DE AÇO LAMINADA A FRIO E REVESTIDA POR IMERSÃO A QUENTE, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por 0,09 < C < 0,14%.

3. FOLHA DE AÇO LAMINADA A FRIO E REVESTIDA POR IMERSÃO A QUENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizada por 2,2 < Mn < 2,7%.

4. FOLHA DE AÇO LAMINADA A FRIO E REVESTIDA POR IMERSÃO A QUENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada por Al < 0,05%.

5. FOLHA DE AÇO LAMINADA A FRIO E REVESTIDA POR IMERSÃO A QUENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada por 0,6 < Si < 1,3%.

6. FOLHA DE AÇO LAMINADA A FRIO E REVESTIDA POR IMERSÃO A QUENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada por Nb < 0,03%.

7. FOLHA DE AÇO LAMINADA A FRIO E REVESTIDA POR IMERSÃO A QUENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada por 0,1 < Cr + Mo < 0,7%.

8. FOLHA DE AÇO LAMINADA A FRIO E REVESTIDA POR IMERSÃO A QUENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada por 0,001 < B < 0,0022%.

9. FOLHA DE AÇO LAMINADA A FRIO E REVESTIDA POR IMERSÃO A QUENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada por 0,02%< Ti < 0,05%.

10. FOLHA DE AÇO LAMINADA A FRIO E REVESTIDA POR IMERSÃO A QUENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pela fração de superfície da soma de ferrita e bainita ser entre 20 e 40%, com o tamanho médio de grão de ferrita sendo abaixo de 3 μm.

11. FOLHA DE AÇO LAMINADA A FRIO E REVESTIDA POR IMERSÃO A QUENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pela resistência à tração ser de pelo menos 980 MPa, a resistência à deformação ser de pelo menos 500 MPa, o alongamento total ser de pelo menos 8% e a folha de aço laminada a frio e revestida por imersão a quente ter uma expansão de furo de pelo menos 20%.

12. FOLHA DE AÇO LAMINADA A FRIO E REVESTIDA POR IMERSÃO A QUENTE, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pela resistência à tração ser de pelo menos 1180 MPa, a resistência à deformação ser de pelo menos 780 MPa, o alongamento total ser de pelo menos 8% e a expansão de furo ser de pelo menos 20%.

13. FOLHA DE AÇO LAMINADA A FRIO E REVESTIDA POR IMERSÃO A QUENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada pelo aço ser galvanizado ou recozido depois de galvanizado.

14. MÉTODO PARA PRODUZIR UMA FOLHA DE AÇO LAMINADA A FRIO E REVESTIDA POR IMERSÃO A QUENTE, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado por compreender as seguintes etapas sucessivas: - moldar um aço cuja composição é conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 9 de modo a obter um vergalhão, - reaquecer o vergalhão a uma temperatura Treheat acima de 1180°C, - laminar a quente o vergalhão reaquecido a uma temperatura acima de 800°C para obter um aço laminado a quente, - resfriar o aço laminado a quente a uma taxa de resfriamento convencional até uma temperatura de enrolamento Tcoiling entre 500°C e 800°C, então - enrolar o aço laminado a quente resfriado à Tcoiling, - descascar o aço laminado a quente, - laminar a frio o aço laminado a quente de modo a obter uma folha de aço laminado a frio, com uma razão de redução de laminação a frio composta de entre 40 e 60%, - recozer a folha de aço laminado a frio, compreendendo as etapas de: - aquecer a folha de aço laminado a frio a uma temperatura de forno com fogo direto em um forno com fogo direto tendo uma atmosfera com uma percentagem em volume de oxigênio em excesso compreendida entre 0,2% e 4%, em que uma etapa de oxidação acontece entre 500°C e 750°C, uma camada de óxido de ferro sendo formada na superfície da folha de aço laminado a frio enquanto ocorre uma oxidação interna sob esse óxido de ferro; - aumentar o aquecimento do forno com temperatura de fogo direto até uma temperatura de recozimento Tanneal em um forno de tubo de radiação, com uma taxa de aquecimento compreendida entre 0,5 e 2,5 °C/s, o forno de tubo de radiação tendo uma atmosfera com um ponto de orvalho abaixo ou igual a 25 °C, - a temperatura de recozimento Tanneal sendo compreendida entre 750 a 950°C, - manter o aço na temperatura de recozimento Tanneal por uma duração de pelo menos 30 segundos e menor que ou igual a 300 segundos, - resfriar a folha de aço laminado a frio até uma temperatura TOA entre 440°C e 470°C, - segurar a folha de aço laminado a frio à temperatura TOA por mais de 30 segundos e menos que 180 segundos, - e durante o aquecimento, mantendo na Tanneal e etapas de resfriamento, a superfície da folha de aço laminado a frio é oxidada e subsequentemente reduzida, de modo a obter uma profundidade oxidada internamente de pelo menos 200 nm e de menos que 100 μm, compreendendo um ou mais dentre óxidos contendo Si, Mn, Al, Ti, - revestir por imersão a quente a folha de aço laminado a frio para obter folha de aço laminado a frio e revestido por imersão a quente, - resfriar a folha de aço laminado a frio e revestido por imersão a quente até a temperatura ambiente a uma taxa de resfriamento de pelo menos 1°C/s.

15. MÉTODO PARA PRODUZIR UMA FOLHA DE AÇO LAMINADA A FRIO E REVESTIDA POR IMERSÃO A QUENTE, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por, após revestimento por imersão a quente, a folha de aço laminado a frio e revestido por imersão a quente ser recozida depois de galvanizada para atingir um teor de ferro entre 7% e 15% no revestimento.

16. MÉTODO PARA PRODUZIR UMA FOLHA DE AÇO LAMINADA A FRIO E REVESTIDA POR IMERSÃO A QUENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 15, caracterizado por 500°C < Tcoiling < 750°C.

17. MÉTODO PARA PRODUZIR UMA FOLHA DE AÇO LAMINADA A FRIO E REVESTIDA POR IMERSÃO A QUENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 16, caracterizado por, depois de descascar e antes de laminar a frio, o aço laminado a quente ser recozido a uma temperatura TIA acima de 300 °C durante mais de vinte minutos.

18. MÉTODO PARA PRODUZIR UMA FOLHA DE AÇO LAMINADA A FRIO E REVESTIDA POR IMERSÃO A QUENTE, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo aço laminado a quente ser recozido à temperatura TIA de modo que 500°C < TIA < 650°C por um tempo entre 30 horas e 100 horas.

19. MÉTODO PARA PRODUZIR UMA FOLHA DE AÇO LAMINADA A FRIO E REVESTIDA POR IMERSÃO A QUENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 18, caracterizado por, após o recozimento à temperatura TlA e antes da laminação a frio, o aço ter uma temperatura antes de entrar na cobertura acima de 400°C, o aço laminado a quente sendo resfriado sob a cobertura com uma taxa de resfriamento menor que ou igual a 1 °C/min e mais alta que ou igual a 0,01°C/min.

20. MÉTODO PARA PRODUZIR UMA FOLHA DE AÇO LAMINADA A FRIO E REVESTIDA POR IMERSÃO A QUENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 19, caracterizado pelo forno de tubo radiante ter uma atmosfera gasosa misturada tendo um ponto de orvalho abaixo de 0°C, a superfície da folha de aço laminado a frio sendo reduzida dentro do forno de tubo radiante.

21. MÉTODO PARA PRODUZIR UMA FOLHA DE AÇO LAMINADA A FRIO E REVESTIDA POR IMERSÃO A QUENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 20, caracterizado por 775°C < Tanneal < 860°C.

22. MÉTODO PARA PRODUZIR UMA FOLHA DE AÇO LAMINADA A FRIO E REVESTIDA POR IMERSÃO A QUENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 21, caracterizado pelo revestimento por imersão a quente ser feito em um banho de Zn líquido de modo a obter uma folha de aço laminado a frio e revestido por imersão a quente galvanizado ou recozido após galvanizado.

23. USO DE UMA FOLHA DE AÇO LAMINADA A FRIO E REVESTIDA POR IMERSÃO A QUENTE, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado por ser para produzir uma peça para um veículo a motor.