BR112017000021B1

BR112017000021B1 - método para fabricar uma folha de aço e folha de aço

Info

Publication number: BR112017000021B1
Application number: BR112017000021-0A
Authority: BR
Inventors: Gunhild Cécilia Föjer; Jan Mahieu
Original assignee: Arcelormittal
Priority date: 2014-07-03
Filing date: 2015-07-03
Publication date: 2021-02-02
Also published as: CA2954144A1; MX2016017400A; FI3164521T4; CN106661653A; WO2016001704A1; US11149325B2; EP3164521B2; UA119459C2; KR102459257B1; US20200316807A1; TR201818776T4; RU2016151391A; BR112017000021A2; HUE040513T2; WO2016001899A1; JP7068434B2; ES2701838T5; JP2021059787A; US20170145535A1; US11339454B2

Abstract

Trata-se de um método para fabricar uma folha de aço que tem um limite de elasticidade YS de mais do que 1.000 MPa, uma resistência à tração TS de mais do que 1.150 MPa e um alongamento total E de mais do que 8%, que compreende as etapas de: preparar uma folha de aço através de laminação a partir de um aço que contém, em um percentual em peso, 0,19% a 0,22% de C, 2% a 2,6% de Mn, 1,45% a 1,55% de Si, 0,15% a 0,4% Cr, menos do que 0,020% P, menos do que 0,05% S, menos do que 0,08% N, 0,015% a 0,070% Al, sendo que o restante é Fe e impurezas inevitáveis; embeber a folha em uma temperatura de recozimento TA entre 860 °C e 890 °C por um tempo entre 100 s e 210 s, resfriar a folha a uma temperatura de arrefecimento brusco QT entre 220 °C e 330 °C, a partir de uma temperatura TC não menor do que 500 °C em uma velocidade de resfriamento não menor do que 15 °C/s, aquecer a folha de aço durante um tempo entre 115 s e 240 s até uma primeira temperatura de envelhecimento excessivo TOA1 maior do que 380 °C, então aquecer a folha durante um tempo entre 300 s e 610 s até uma segunda temperatura de envelhecimento excessivo TOA2(...).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a folhas de aço de alta resistência excelentes em trabalhabilidade e limite de elasticidade e a um método para produzir as mesmas.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Para fabricar vários equipamentos tais como trailers, carrinhos de mão, ônibus, caminhões, máquinas agrícolas, caminhões de lixo, partes automotivas, e assim por diante, folhas de aço de alta resistência feitas de folhas de DP (fase dupla) ou folhas de TRIP (plasticidade induzida por transformação) são geralmente usadas. Alguns dos tais aços, por exemplo, aços de TRIP que têm uma estrutura martensítica com alguma austenita retida e que contêm cerca de 0,2% de C, cerca de 2% de Mn, cerca de 1,7% de Si, têm uma resistência à tração TS de cerca de 980 MPa, um limite de elasticidade YS de cerca de 750 MPa e um alongamento E de mais do que 8%. Essas folhas são produzidas em linhas de recozimento contínuas que compreendem uma seção de envelhecimento excessivo na qual as folhas permanecem algumas centenas de segundos.

[003] De modo a reduzir o peso dos equipamentos feitos desses aços, é muito desejável aumentar a resistência à tração e o limite de elasticidade sem diminuir o alongamento que é necessário para ter uma trabalhabilidade satisfatória e sem reduzir a soldabilidade. Porém, com aços de DP ou TRIP, mesmo se for possível obter uma resistência à tração de mais do que 1.500 MPa, quando o alongamento é de mais do que 8%, o limite de elasticidade permanece inferior a 950 MPa e. quando o limite de elasticidade é maior do que 1.000 MPa, o alongamento não alcança 8%.

[004] Aumentando-se o teor de Mn de tais aços para mais do que 2,6% e adicionando-se alguns elementos de microliga tais como Ti, é possível obter folhas que têm um limite de elasticidade maior do que 1.000 MPa, uma resistência à tração maior do que 1.150 MPa e um alongamento de mais do que 8%. Porém, a necessidade de aumentar o teor de Mn tem a desvantagem de aumentar significativamente o fenômeno de segregação, e a necessidade de adicionar elementos tais como Ti tem a desvantagem de reduzir o alongamento total devido a pequenos precipitados.

[005] Também parece possível obter tais características adicionando-se cerca de 0,25% de Mo. Porém, com tal adição, as folhas não são lamináveis a frio em condições satisfatórias. Portanto, devido às limitações da laminação a quente, não é possível produzir folhas que têm a espessura necessária.

[006] Então, permanece desejável a capacidade de produzir uma folha de aço laminada a frio que tem um limite de elasticidade de mais do que 1.000 MPa, uma resistência à tração de mais do que 1.150 MPa e um alongamento de mais do que 8%, com o uso de uma linha de recozimento contínua que compreende uma seção de envelhecimento excessivo na qual a folha permanece algumas centenas de segundos, sem adicionar demasiadamente Mn e/ou elementos de microliga.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[007] Para esse propósito, a invenção refere-se a um método para fabricar uma folha de aço que tem um limite de elasticidade YS de mais do que 1.000 MPa, uma resistência à tração TS de mais do que 1.150 MPa e um alongamento total e de mais do que 8%, sendo que o método é caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: - preparar uma folha de aço através de laminação a partir de um aço que contém, em um percentual em peso, 0,19% a 0,22% de C, 2% a 2,6% de Mn, 1,45% a 1,55% de Si, 0,15% a 0,4% Cr, menos do que 0,020% P, menos do que 0,011% S, menos do que 0,008% N, 0,015% a 0,070% Al, sendo que o restante é Fe e impurezas inevitáveis, - recozer a folha de aço laminada, sendo que o recozimento compreende uma etapa de embeber a folha em uma temperatura de recozimento TA entre 860 °C e 890 °C por um tempo entre 100 s e 210 s, - resfriar a folha recozida a uma temperatura de arrefecimento brusco TQ entre 220 °C e 330 °C, sendo que o resfriamento compreende uma etapa de resfriar a folha a partir de uma temperatura de resfriamento inicial TC não menor do que 500 °C à temperatura de arrefecimento brusco TQ em uma velocidade de resfriamento não menor do que 15 °C/s, - aquecer a folha de aço durante um tempo entre 115 s e 240 s até uma primeira temperatura de envelhecimento excessivo TOA1 maior do que 380 °C, então aquecer a folha durante um tempo entre 300 s e 610 s até uma segunda temperatura de envelhecimento excessivo TOA2 entre 420° e 450 °C e, - resfriar a folha de aço a uma temperatura menor do que 100 °C em uma velocidade de resfriamento menor do que 5 °C/s, sendo que a folha de aço tem uma estrutura que contém mais do que 80% de martensita temperada, mais do que 5% de austenita retida, menos do que 5% de ferrita, menos do que 5% de bainita e menos do que 6% de martensita nova.

[008] O recozimento pode compreender uma segunda etapa de embeber a folha em uma temperatura entre a temperatura de recozimento TA e 795 °C por um tempo entre 90 s e 190 s.

[009] O método pode compreender adicionalmente entre a segunda etapa de embeber e a etapa de resfriar, uma etapa de resfriamento inicial em uma velocidade de resfriamento entre 7 °C/s e 16 °C/s da temperatura no final da segunda etapa de embeber à temperatura de resfriamento inicial TC.

[010] A preparação da folha de aço através de laminação pode compreender as etapas de: - aquecer uma placa feita do aço correspondente à invenção, em uma temperatura maior do que 1030 °C, - laminar a quente a placa para obter uma folha laminada a quente que tem uma espessura entre 2 mm e 3 mm, com um final de temperatura de laminação maior do que 880 °C, preferencialmente entre 890 °C e 910 °C, - enrolar a folha laminada a quente em uma temperatura entre 520 °C e 600 °C, preferencialmente entre 550 °C e 570 °C, - laminar a frio a folha laminada a quente com uma redução entre 50% e 60% de modo a obter uma folha laminada a frio que tem uma espessura entre 0,7 mm e 1,5 mm.

[011] O método pode compreender adicionalmente entre a etapa de enrolar e a etapa de laminar a frio, uma etapa de recozer em batelada em uma temperatura entre 600 °C e 700 °C por mais do que 30 horas sob uma atmosfera de HNX.

[012] A invenção refere-se a uma folha de aço de alta resistência que tem um limite de elasticidade YS de mais do que 1.000 MPa, uma resistência à tração TS de mais do que 1.150 MPa e um alongamento total E de mais do que 8%, feita de aço que contém, em uma base ponderal, 0,19% a 0,22% de C, 2% a 2,6% de Mn, 1,45% a 1,55% de Si, 0,15% a 0,4% Cr, menos do que 0,020% P, menos do que 0,0011% S, menos do que 0,008% N, 0,015% a 0,07% Al, sendo que o restante é Fe e impurezas inevitáveis, sendo que o aço tem uma microestrutura que contém mais do que 80% de martensita temperada, mais do que 5% de austenita retida, menos do que 5% de ferrita, menos do que 5% de bainita e menos do que 6% de martensita nova.

[013] Preferencialmente, a quantidade de carbono na austenita retida é de pelo menos 0,9%, e, preferencialmente, de, no máximo 1,5%.

[014] Ainda preferencialmente, a quantidade de carbono na austenita retida é compreendida entre 0,9% e 1.2%.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[015] A invenção será descrita em detalhes e ilustrada por exemplos sem apresentar limitações.

[016] A composição do aço de acordo com a invenção compreende em % em peso: - 0,19% < C < 0,22% para garantir uma resistência satisfatória e aprimorar a estabilidade da austenita retida que é necessária para obter um alongamento suficiente. Se o teor de carbono for muito alto, a folha laminada a quente é difícil de laminar a quente e a soldabilidade é insuficiente, - 2% < Mn < 2,6%. O teor de manganês tem de ser maior do que 2% e, preferencialmente, de mais do que 2,1% para ter uma capacidade de endurecimento suficiente de modo a ter capacidade de obter uma estrutura que compreende pelo menos 80% de martensita temperada considerando a capacidade de resfriamento da linha de recozimento contínua na qual a folha será fabricada e devido ao fato de que, abaixo de 2% a resistência à tração será abaixo de 1.150 MPa. Acima de 2,6%, problemas de segregação aparecerão, o que é prejudicial à formabilidade. Em uma realização preferencial, teor de Mn está abaixo ou é igual a 2,3% para reduzir problemas de segregação, - 1,3% < Si < 1,6%; preferencialmente, Si > 1,45%;preferencialmente, Si < 1,55%. O teor de Si tem de ser suficiente de modo a estabilizar a austenita e para fornecer o fortalecimento de solução sólida. Ademais, Si retarda a formação de carbonetos durante a redistribuição de carbono de martensita para austenita resultante do envelhecimento excessivo, mantendo assim o carbono em solução para estabilizar a austenita. Mas, em teor de Si muito alto, óxidos de silício se formarão na superfície e, isso é prejudicial à capacidade de revestimento, - 0,15% < Cr < 0,4% para aumentar a capacidade de endurecimento e para estabilizar a austenita retida de modo a atrasar a formação de bainita durante o tratamento de envelhecimento excessivo. Preferencialmente, o teor de cromo é maior ou igual a 0,30%, - P < 0,02%. O fósforo pode reduzir a formação de carbonetos e, assim, promover a redistribuição de carbono à austenita. Porém, a adição de P muito alta fragiliza a folha em temperaturas de laminação a quente e reduz a dureza da martensita, - S < 0,011% e, preferencialmente, < 0,005%. O enxofre é uma impureza que pode fragilizar o produto intermediário ou final, - N < 0,008% Esse elemento resulta da elaboração. Isso pode formar nitretos de alumínio que limitam o engrossamento do grão de austenita durante o recozimento, - 0,015% < Al < 0,070%. O alumínio é geralmente adicionado ao aço líquido para o propósito de desoxidação. Ademais, o restante do alumínio que não é combinado com oxigênio pode formar nitretos que limitam o engrossamento do tamanho de grão de austenita em alta temperatura.

[017] O restante da composição é ferro e impurezas inevitáveis.Nessa invenção, Ni, Mo, Cu, Ti, Nb, V, B e assim por diante são considerados como impurezas. Portanto, seu teor é menor do que 0,050% para Ni, 0,04% para Mo, 0,01% para Cu, 0,007% para Ti, 0,005% para Nb, 0,007% para V, 0,0007% para B.

[018] Para fabricar uma folha de acordo com a invenção, primeiro de tudo, um produto semiacabado, tal como uma placa, é laminado a quente de modo a obter uma folha laminada a quente. A folha laminada a quente é então laminada a frio para obter uma folha laminada a frio que tem a espessura desejada. Sendo assim, a folha laminada a frio é tratada termicamente com o uso de uma linha de recozimento contínua de modo a obter a microestrutura desejada e as propriedades mecânicas desejadas que são YS > 1.000 MPa, TS > 1.150 MPa e E (alongamento total) > 8%.

[019] Para a laminação a quente, a temperatura de aquecimento de placa é maior do que 1.030 °C de modo a ter uma dissolução completa dos carbonetos. De modo a evitar o aumento de perda de escala, essa temperatura precisa permanecer abaixo de 1.340 °C. Porém, preferencialmente, o mesmo precisa permanecer menor do que 1.150 °C de modo a não ter uma temperatura de acabamento muito alta.

[020] A temperatura de acabamento ou temperatura de final de laminação precisa ser maior do que 880 °C para permanecer maior do que o ponto de transformação de Ac3 do aço de modo a obter uma estrutura homogênea sem microestrutura similar à faixa. Essa temperatura precisa permanecer menor do que 1.000 °C de modo a não estar acima da temperatura de não cristalização. Preferencialmente, a temperatura de acabamento precisa permanecer na faixa de 890 °C a 910 °C, sendo que a temperatura de acabamento ideal é 900 °C.

[021] Após a laminação a quente, a folha laminada a quente que tem uma espessura geralmente compreendida entre 2 mm e 3 mm é enrolada em uma temperatura entre 520 °C e 600 °C e, preferencialmente, entre 550 °C e 570 °C. A temperatura de enrolamento tem de ser maior do que 520 °C para ter uma folha laminada a quente com capacidade de ser laminada a frio sem o uso de forças de laminação a frio muito altas e menor do que a 570 °C de modo a evitar oxidação intergranular que é prejudicial às propriedades de fadiga.

[022] Opcionalmente, a folha é recozida em batelada de modo a homogeneizar a dureza e para reduzir a fragilidade das bordas e as extremidades da folha. O recozimento em batelada é feito em uma temperatura entre 600 °C e 700 °C sob uma atmosfera de HNX. Preferencialmente, o tempo de recozimento é de mais do que 30 horas. Sendo assim, a folha é resfriada lentamente para 70 °C. Preferencialmente, o resfriamento deve precisar de pelo menos 30 horas.

[023] Sendo assim, a folha é laminada a frio com uma relação de redução preferencialmente entre 50% e 60% de modo a alcançar a espessura desejada que tem entre 0,7 mm e 1,5 mm, preferencialmente maior do que 0,8 mm e/ou menor do que 1,4 mm.

[024] A folha laminada a frio é então recozida em uma linha de recozimento contínua com uma velocidade de linha mínima de 50 m/min. A mesma é a velocidade na qual a folha rola na linha. Essa velocidade depende da espessura da folha. É sabido na técnica que, em tal linha contínua, quanto mais espessa é a folha, mais lenta é a velocidade.

[025] A linha contínua compreende pelo menos uma zona de aquecimento com capacidade de aquecer a folha até uma temperatura de recozimento, uma zona de embebimento que pode ser dividida em duas partes, a primeira que é um forno de tubo radiante e a segunda, que tem capacidade de manter a folha na temperatura de recozimento por um tempo de algumas centenas de segundos, uma zona de resfriamento inicial para resfriar a folha em uma velocidade de resfriamento não muito alta a uma temperatura de começo de resfriamento rápido, uma zona de resfriamento rápido com capacidade de arrefecer bruscamente a folha a uma temperatura de arrefecimento brusco TQ na qual o resfriamento rápido é interrompido, uma primeira e uma segunda partes de uma zona de envelhecimento excessivo com capacidade de aquecer e manter a folha em temperaturas correspondentes a uma etapa de envelhecimento excessivo, e uma zona de resfriamento final com capacidade de resfriar a folha à temperatura do meio ambiente.

[026] Na zona de aquecimento, a folha é aquecida até que a temperatura de recozimento que é maior do que 860 °C seja maior do que o ponto de transformação de Ac3 do aço, de modo a obter uma estrutura completamente austenítica, porém, preferencialmente menor do que 890 °C de modo a não engrossar demasiadamente os grãos austeníticos.

[027] Na primeira parte da zona de embebimento que compreende tubos radiantes, a folha é mantida na temperatura de recozimento TA ou próxima a essa temperatura, mas acima de 860 °C por um tempo de 100 a 200 segundos dependendo da velocidade da folha, sendo que essa velocidade depende da espessura da folha.

[028] Na segunda parte da zona de embebimento, a folha é mantida na temperatura de recozimento por um tempo de cerca de 80 segundos à cerca de 180 segundos, dependendo da espessura da folha. A temperatura da folha diminui lentamente de modo que, no final da zona, a temperatura é menor do que a temperatura de recozimento, mas permanece maior do que 795 °C.

[029] Após o embebimento, a folha atravessa uma primeira zona de resfriamento na qual a mesma é resfriada a uma temperatura TC não menor do que 500 °C em uma velocidade de resfriamento entre 7 °C/s e 16 °C/s, dependendo da espessura da folha. Quanto mais espessa é a folha, mais lenta é a velocidade de resfriamento.

[030] Após esse primeiro resfriamento, a estrutura da folha permanece totalmente austenítica.

[031] Sendo assim, a folha atravessa uma zona de resfriamento rápido na qual a mesma é resfriada em uma velocidade não menor do que 15 °C/s da temperatura TC do final do primeiro resfriamento à temperatura de arrefecimento brusco QT entre 220 °C e 330 °C. A velocidade de resfriamento depende da espessura da folha, mas é sempre maior do que a taxa de arrefecimento brusco crucial de modo a obter uma estrutura martensítica com austenita retida. Essa estrutura pode conter adicionalmente uma quantidade de ferrita, mas menos do que 5%, preferencialmente menos do que 2% e, de modo ideal, ferrita alguma.

[032] A temperatura de arrefecimento brusco é escolhida de modo a obter uma estrutura que contém pelo menos mais do que 5% de austenita retida e, preferencialmente, cerca de 15%. De modo a obter cerca de 15% de austenita retida, a temperatura de arrefecimento brusco ideal teórica para um aço que tem uma composição de acordo com a presente invenção é de cerca de 235 °C. Portanto, preferencialmente, a temperatura de arrefecimento brusco é entre 220 °C e 245 °C.

[033] Após o arrefecimento brusco, a folha atravessa uma seção de envelhecimento excessivo com capacidade de aquecer a folha até uma temperatura entre 350 °C e 450 °C. nessa zona de envelhecimento excessivo, a temperatura é medida em dois pontos diferentes que dividem essa zona de envelhecimento excessivo em duas zonas, sendo que a primeira medição é realizada alguns metros após a entrada da seção de envelhecimento excessivo e a segunda é realizada na saída da seção de envelhecimento excessivo.

[034] Na primeira zona, a folha é aquecida durante um tempo entre 115 s e 240 s dependendo da espessura de modo a ser progressivamente aquecida até uma primeira temperatura de envelhecimento excessivo TOA1 maior do que 350 °C e, preferencialmente, maior do que 380 °C.

[035] Na segunda zona, a folha é aquecida durante um tempo entre 300 s e 610 s dependendo da espessura da folha de modo a ser aquecida da primeira temperatura de envelhecimento excessivo até uma segunda temperatura de envelhecimento excessivo TOA2 maior do que TOA1, TOA2 que está entre 420 °C e 450 °C.

[036] O propósito desse tratamento é transferir carbono da martensita à austenita de modo a enriquecer a austenita em carbono de modo que, quando a folha é resfriada a uma temperatura menor do que 70 °C, a austenita permanece estável. A quantidade de carbono na austenita retida é de pelo menos 0,9%, o que garante uma estabilização suficiente da austenita retida, e até 1,5%. Acima de 1,5% de carbono na austenita retida, a dita austenita retida seria muito dura. Preferencialmente, a quantidade de carbono na austenita retida é compreendida entre 0,9% e 1,2%.

[037] Ademais, a martensita é esvaziada de carbono sem formação de carboneto, o que torna a mesma menos frágil.

[038] A duração e a temperatura do envelhecimento excessivo se dão de modo que haja pouca e, preferencialmente, nenhuma formação de bainita.

[039] Após o tratamento de envelhecimento excessivo, a folha é resfriada a uma temperatura menor do que 70 °C em uma velocidade de resfriamento preferencialmente menor do que 5 °C/s de modo a ter nenhuma ou pouca formação de martensita nova. Mas essa velocidade de resfriamento precisa ser suficientemente alta para ter nenhuma ou pouca formação de bainita e ser compatível com as características da linha e a velocidade da folha.

[040] Com tal tratamento, é possível obter uma folha que tem a composição química conforme definido acima, com uma estrutura que contém mais do que 80% de martensita, e, preferencialmente, mais do que 85%, pelo menos 5%, preferencialmente, mais do que 8% de austenita retida, menos do que 5% e, preferencialmente, menos do que 2% de ferrita.

[041] A quantidade de carbono na austenita retida após o resfriamento à temperatura ideal permanece de pelo menos 0,9%, e até 1,5%, preferencialmente entre 0,9% e 1.2%.

[042] A martensita é preferencialmente temperada sem carbonetos, isto é, martensita com teor reduzido de carbono resultante do envelhecimento excessivo. Porém, o mesmo também pode conter até 6% de martensita nova e alguma bainita, sendo que o último teor de estrutura é menor do que 5% e, preferencialmente, menor do que 2%. Em qualquer caso, é preferencial do que a estrutura tenha teor de pelo menos 80% de martensita temperada.

[043] A proporção de austenita retida é preferencialmente medida pelo método XRD, que é o método que proporciona os resultados menos subestimados.

[044] Com tal estrutura, a folha tem um limite de elasticidade YS maior do que 1.000 MPa, uma resistência à tração TS maior do que 1.150 MPa e um alongamento total E de mais do que 8%.

[045] De modo a determinar a composição química do aço com o que é possível obter os resultados desejados, alguns testes foram realizados com as amostras S1, S2, S3 e S4 que têm a composição relatada na tabela 1, em % em peso. TABELA 1

[046] As composições químicas foram escolhidas de modo a obteruma estrutura de martensita com quantidade significativa de austenita retida.

[047] Os aços foram produzidos, laminados a quente então laminados a frio em uma escala industrial e amostras foram tratadas termicamente com o uso de tratamentos de banho em sal.

[048] Os tratamentos térmicos consistiam em um recozimento em uma temperatura de recozimento TA maior do queAc3 um arrefecimento brusco a uma temperatura de arrefecimento brusco QT seguida por um envelhecimento excessivo em uma temperatura de envelhecimento excessivo TOA durante um tempo de OA de tempo de envelhecimento excessivo. A temperatura de arrefecimento brusco foi escolhida de modo a obter uma estrutura martensítica com uma quantidade significativa de austenita retida.

[049] As condições de tratamento térmico e os resultados obtidos: limite de elasticidade YS, resistência à tração TS, alongamento total E, fração de austenita retida %Ysão relatadas na tabela 2: TABELA 2

[050] Para as amostras S1 e S4, o envelhecimento excessivo nãofoi uma retenção em uma temperatura constante, mas uma retenção em uma temperatura que cresce regularmente de 300 °C no começo da retenção para 450 °C no final da retenção.

[051] Todas as temperaturas de recozimento foram maiores do que as temperaturas AC3 dos aços; portanto, antes de arrefecer bruscamente, a estrutura era completamente austenítica.

[052] Após o arrefecimento brusco, a estrutura era martensítica com alguma austenita retida para as amostras S2, S3 e S4.

[053] Para a amostra S1, a estrutura continha também algumas frações de ferrita e bainita.

[054] Esses resultados mostram que as propriedades desejadas podem ser alcançadas somente com os aços de S2, isto é, aço CMnSiMo e de S4, isto é, aço CMnSiCr. Porém, a produção de folhas correspondente a esses aços mostrou que o aço CMnSiMo era muito difícil de laminar a frio devido ao fato de que, após a laminação a quente e enrolamento em uma temperatura entre 530 °C e 550 °C, o aço era muito duro para ser laminado a frio.

[055] Portanto esses resultados mostraram que o único tipo aceitável de aço útil para fabricar folhas laminadas a frio que têm as propriedades desejadas (YS > 1.000 MPa, TS > 1.150 MPa, E > 8%) é o tipo CMnSiCr que contém cerca de 0,2% de C, cerca de 2,3%Mn, cerca de 1,5% de Si e 0,35% de Cr.

[056] Com esse aço, as folhas foram produzidas por laminação a quente e laminação a frio, então tratadas termicamente em uma linha de recozimento contínua.

[057] Dois moldes foram usados, cujas composições são relatadas na tabela 3: TABELA 3

[058] O aço era continuamente fundido para obter placas. Asplacas foram laminadas a quente para obter serpentinas aquecidas (ou folhas laminadas a quente) cujas espessuras eram 2,8 mm e 2,05 mm.

[059] As placas foram aquecidas a 1.050 °C e a laminação foi acabada em uma temperatura entre 930 °C e 950 °C para o Molde 1 e entre 860 °C e 910 °C para o Molde 3.

[060] Durante os primeiros testes de laminação a frio, rachaduras de borda apareceram devido a uma dureza muito alta das bordas da folha laminada a quente.

[061] Outras folhas foram recozidas em batelada a 650 °C durante 6 horas sob uma atmosfera de HNX. Após esse recozimento em batelada, não havia mais dificuldades de laminação a frio.

[062] As folhas laminadas a quente foram laminadas a frio para obter folhas laminadas a frio que têm espessuras de 0,8 mm, 1 mm e 1,4 mm.

[063] As folhas laminadas a frio foram tratadas termicamente em uma linha de recozimento contínua, sendo que a velocidade de linha está entre 50m/mn e 100 m/mn dependendo da espessura da folha e da temperatura de arrefecimento brusco desejada.

[064] Na linha contínua, o tratamento térmico compreendeu as seguintes etapas: - aquecer a folha da temperatura do meio ambiente a uma temperatura de recozimento TA; - embeber a folha na temperatura de recozimento TA1 (primeiro embebimento); - embeber a folha em uma temperatura TA2 entre a temperatura de recozimento e 795 °C, a temperatura da folha diminui regular e lentamente da temperatura de recozimento TA1 à temperatura TA2 (segundo embebimento); - resfriar a folha a uma temperatura de resfriamento inicial TC não menor do que 500 °C (resfriamento inicial); - resfriar a folha da temperatura TC a uma temperatura de arrefecimento brusco TQ em uma velocidade de resfriamento maior do que 15 °C/s de modo a arrefecer bruscamente a folha; - aquecer a folha durante um tempo t1 entre 115 e 240 s até uma primeira temperatura de envelhecimento excessivo TOA1; - aquecer a folha durante um tempo t2 entre 300 s e 610 s da primeira temperatura de envelhecimento excessivo a uma segunda temperatura de envelhecimento excessivo TOA2; - resfriar a folha à temperatura ambiente (ou temperatura do meio ambiente).

[065] Os parâmetros dos tratamentos térmicos e as propriedades mecânicas que foram obtidas por exemplos e contraexemplos são relatados na tabela 4.

[066] Na tabela 4, os exemplos C-1, C-2 e C-3 são contraexemplos e E-1, E-2, E-3, E-4, E-5, E-6 e E-7 são exemplos de acordo com a invenção. TABELA 4

[067] Nessa tabela, pode-se observar que a primeira e a segundatemperaturas de envelhecimento excessivo não dependem somente da espessura e da duração do aquecimento (isto é, a velocidade da folha na linha). Isso se resulta do fato de que a potência de calor de cada zona pode ser parcialmente ajustada.

[068] O contraexemplo C-1 exibe um baixo limite de elasticidade devido à presença de ferrita demasiada. Isso se resulta do fato de que a temperatura de recozimento TA1 é muito baixa. Essa temperatura 851 °C é menor a temperatura AC3. Desse modo, o aço não é completamente austenítico antes de arrefecer bruscamente e permanece mais do que 5% de ferrita.

[069] Os contraexemplos C-2 e C-3 exibem um baixo alongamento devido ao fato de que as temperaturas de envelhecimento excessivo são muito baixas e a martensita não foi suficientemente temperada. Ademais, a austenita retida foi insuficientemente enriquecida com carbono, então a austenita não foi suficientemente estabilizada e mais do que 6% de martensita nova foi formada.

[070] Os exemplos E-5, E-6 e 5-7 mostram que a temperatura de arrefecimento brusco não precisa ser tão baixa quanto 235 °C que é a temperatura ideal calculada.

[071] Porém, os exemplos E-1 a E-7 mostram que é possível alcançar as propriedades mecânicas desejadas.

Claims

1. MÉTODO PARA FABRICAR UMA FOLHA DE AÇO que temum limite de elasticidade YS de mais do que 1.000 MPa, uma resistência à tração TS de mais do que 1.150 MPa e um alongamento total E de mais do que 8%, sendo que o método é caracterizado por compreender as etapas de: - preparar uma folha de aço laminada através de laminação a partir de um aço que tem uma composição que contém, em um percentual em peso, 0,19% a 0,22% C, 2% a 2,6% Mn, 1,45% a 1,55% Si, 0,15% a 0,4% Cr, menos do que 0,020% P, menos do que 0,011% S, menos do que 0,008% N, 0,015% a 0,070% Al, sendo que o restante é Fe e impurezas inevitáveis, - recozer a folha de aço laminada, sendo que o recozimento compreende uma etapa de embeber a folha de aço laminada em uma temperatura de recozimento TA entre 860 °C e 890 °C por um tempo entre 100 s e 210 s, - resfriar a folha de aço recozida a uma temperatura de arrefecimento brusco TQ entre 220 °C e 330 °C, sendo que o resfriamento compreende uma etapa de resfriar a folha de aço recozida a partir de uma temperatura de resfriamento inicial TC não menor do que 500 °C à temperatura de arrefecimento brusco TQ em uma velocidade de resfriamento não menor do que 15 °C/s, - aquecer a folha de aço durante um tempo entre 115 s e 240 s até uma primeira temperatura de envelhecimento excessivo TOA1 maior do que 380 °C, então aquecer a folha de aço durante um tempo entre 300 s e 610 s até uma segunda temperatura de envelhecimento excessivo TOA2 entre 420° e 450 °C, - resfriar a folha de aço a uma temperatura menor do que 100 °C em uma velocidade de resfriamento menor do que 5 °C/s, sendo que a folha de aço tem uma estrutura que contém mais do que 80% de martensita temperada, mais do que 5% de austenita retida, menos do que 5% de ferrita, menos do que 5% de bainita e menos do que 6% de martensita nova.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo recozimento compreender uma segunda etapa de embeber a folha de aço laminada em uma temperatura entre a temperatura de recozimento TA e 795 °C por um tempo entre 90 s e 190 s.

3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopor compreender adicionalmente entre a segunda etapa de embeber e a etapa de resfriar à temperatura de arrefecimento brusco TQ, uma etapa de resfriamento inicial em uma velocidade de resfriamento entre 7 °C/s e 16 °C/s da temperatura no final da segunda etapa de embeber à temperatura de resfriamento inicial TC.

4. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações1 a 3, caracterizado pela preparação da folha de aço laminada através de laminação compreender as etapas de: - aquecer uma placa feita do aço que tem a dita composição, em uma temperatura maior do que 1.030 °C, - laminar a quente a placa para obter uma folha laminada a quente que tem uma espessura entre 2 mm e 3 mm, com um final de temperatura de laminação maior do que 880 °C, - resfriar a folha laminada a quente em uma dita temperatura entre 520 °C e 600 °C, - laminar a frio a folha laminada a quente com uma redução entre 50% e 60% de modo a obter uma folha laminada a frio que tem uma espessura entre 0,7 mm e 1,5 mm.

5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizadopelo final da temperatura de laminação ser compreendido entre 890 °C e 910 °C.

6. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 5, caracterizado pela folha laminada a quente ser enrolada em uma temperatura compreendida entre 550 °C e 570 °C.

7. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações4 a 6, caracterizado por compreender adicionalmente entre a etapa de enrolar e a etapa de laminar a frio, uma etapa de recozer em batelada em uma temperatura entre 600 °C e 700 °C por mais do que 30 horas sob uma atmosfera de HNX.

8. FOLHA DE AÇO de alta resistência caracterizada por ter umlimite de elasticidade YS de mais do que 1.000 MPa, uma resistência à tração TS de mais do que 1.150 MPa e um alongamento total E de mais do que 8%, feita de um aço que contém, em uma base ponderal, 0,19% a 0,22% C, 2% a 2,6% Mn, 1,45% a 1,55% Si, 0,15% a 0,4% Cr, menos do que 0,020% P, menos do que 0,0011% S, menos do que 0,008% N, 0,015% a 0,07% Al, sendo que o restante é Fe e impurezas inevitáveis, sendo que a folha de aço tem uma microestrutura que contém mais do que 80% de martensita temperada, mais do que 5% de austenita retida, menos do que 5% de ferrita, menos do que 5% de bainita e menos do que 6% de martensita nova.

9. FOLHA DE AÇO de alta resistência, de acordo com areivindicação 8, caracterizada pela a austenita retida ter uma quantidade de C de pelo menos 0,9%.

10. FOLHA DE AÇO de alta resistência, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pela austenita retida ter uma quantidade de C compreendida entre 0,9% e 1,5%.

11. FOLHA DE AÇO de alta resistência, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pela austenita retida ter uma quantidade de C compreendida entre 0,9% e 1,2%.