BR112017010093B1

BR112017010093B1 - método para fabricar um produto de aço e produto de aço

Info

Publication number: BR112017010093B1
Application number: BR112017010093-2A
Authority: BR
Inventors: Artem Arlazarov; Kangying Zhu
Original assignee: Arcelormittal
Priority date: 2014-11-18
Filing date: 2015-11-17
Publication date: 2021-05-18
Also published as: WO2016079565A1; JP2018500465A; CN110218845A; US20220282348A1; WO2016079675A1; MX2017006303A; PL3221476T3; US11371109B2; HUE050200T2; KR102446210B1; CN110218845B; CN110144439A; RU2688092C2; CN107002155B; ES2803599T3; RU2017117067A; US20170321294A1; BR112017010093A2; KR20170086035A; ZA201703011B

Abstract

Trata-se de um método para fabricar um produto de aço que compreende as etapas de: fornecer um produto de partida de aço aquecido a uma temperatura que compreende entre 380 °C e 700 °C, que tem uma estrutura metaestável completamente austenítica, com uma composição que compreende, em porcentagem de peso: 0,15% = C = 0,40%,1,5% = Mn = 4,0%, 0,5% = Si = 2,5%, 0,005% = Al = 1,5%, com 0,8% = Si+Al = 2,5%, S = 0,05%, P = 0,1%, pelo menos um elemento escolhido dentre Cr e Mo, de modo que: 0% = Cr = 4,0%, 0% = Mo = 0,5% e 2,7% = Mn + Cr + 3 Mo = 5,7% e, opcionalmente, um ou diversos elementos escolhidos dentre: Nb = 0,1%, Ti = 0,1%, Ni = 3,0%, 0,0005% = B = 0,005%, 0,0005% = Ca = 0,005%, sendo que o saldo da composição consiste em ferro e impurezas inevitáveis que resultam da fundição; submeter o dito produto de partida a uma etapa de conformação a quente a uma temperatura que compreende entre 700 °C e 380 °C, com uma deformação acumulada ^b entre 0,1 e 0,7, em pelo menos um local do dito produto de partida de aço aquecido, para obter um produto de aço formado a quente completamente austenítico; então, arrefecer bruscamente o produto de aço formado a quente através de resfriamento do mesmo, a uma taxa de resfriamento VR2 superior à taxa de resfriamento martensítico crítica, para uma temperatura de arrefecimento brusco QT inferior a Ms de modo a obter (...).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um método para fabricar um produto de aço de alta resistibilidade e a um produto de aço de alta resistibilidade obtido através desse método.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Mais especificamente, a presente invenção se refere a um método para fabricar um produto de aço, por exemplo, uma folha de aço ou uma peça de aço, que combina boas propriedades de alongamento e uma alta resistência à tração.

[003] Folhas de aço de alta resistibilidade produzidas a partir de aços DP (bifásicos) ou aços TRIP (plasticidade induzida por transformação) são atualmente usadas para fabricar várias peças na indústria automotiva, em carros e caminhões.

[004] De modo a reduzir o peso dos equipamentos produzidos a partir desses aços, deseja-se muito aumentar a resistência à tração e o limite de elasticidade sem diminuir o alongamento que é necessário para se ter uma boa processabilidade e sem reduzir a soldabilidade.

[005] Para esse fim, se propôs no documento no WO 2012/153008 usar aços de CMnSi que contêm de 0,15% a 0,4% de C, de 1,5% a 3% de Mn e de 0,005% a 2% de Si, sendo que tais aços são tratados por calor de modo a terem uma estrutura totalmente martensítica.

[006] O documento no WO 2012/153008, portanto, revela um método para fabricar uma folha ou peça de aço em que o aço é aquecido a uma temperatura entre 1.050 °C e 1.250 °C, então, submetido a uma laminação áspera a uma temperatura entre 1.150 °C e 900 °C, desde então, resfriado até uma temperatura entre 380°C e 600°C, submetido a uma laminação a quente final nessa temperatura e, de maneira subsequente, diretamente arrefecido bruscamente para a temperatura ambiente.

[007] Esse método de fabricação permite que se obtenha uma folha ou peça de aço com uma resistência à tração mais elevada que a resistência à tração de folhas de aço que são fabricadas por austenitização do aço e, então, arrefecimento brusco para se obter um endurecimento martensítico completo.

[008] No entanto, embora esse método não prejudique as propriedades de alongamento do aço, o mesmo não melhora essas propriedades. O alongamento total TE das folhas de aço obtidas através de tal método é limitado, de modo geral, a menos que 7% para uma resistência à tração de cerca de 1.600 MPa.

[009] Assim, permanece desejável ter capacidade para produzir uma folha ou peça de aço que tem um limite de elasticidade YS de mais que 1.000 MPa até 1.700 MPa, uma resistência à tração TS de mais que 1.300 MPa, até 2.000 MPa, um alongamento uniforme UE de mais que 7%, um alongamento total TE de mais que 10%, uma resistência à tração x alongamento total de produto (TS X TE) mais elevada que 18.000% em MPa e uma resistência à tração x alongamento uniforme de produto (TS x UE) mais elevada que 13.000% em MPa. Essas propriedades são medidas de acordo com o padrão ISO 68921, publicado em outubro de 2009. Precisa ser enfatizado que, devido às diferenças nos métodos de medição, em particular devido às diferenças no tamanho do espécime usado, os valores do alongamento total de acordo com o padrão ISO são bastante diferentes, em particular inferiores aos valores do alongamento total de acordo com o padrão JIS Z 2201-05.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[010] Para esse fim, a invenção se refere a um método para fabricar um produto de aço que compreende as etapas sucessivas de: - fornecer um produto de partida de aço aquecido a uma temperatura que compreende entre 380°C e 700°C, sendo que o dito produto de partida de aço aquecido tem uma estrutura metaestável completamente austenítica, sendo que o dito produto de partida de aço aquecido tem uma composição que compreende, em porcentagem de peso: 0,15% < C < 0,40%, 1,5% < Mn < 4,0%, 0,5 < Si < 2,5%, 0,005% < Al < 1,5%, com 0,8% < Si+Al < 2,5%, S < 0,05%, P < 0,1%, pelo menos um elemento escolhido dentre Cr e Mo, de modo que: 0% < Cr < 4,0%, 0% < Mo < 0,5%, e 2,7% < Mn + Cr + 3 Mo < 5,7% e, opcionalmente, um ou diversos elementos escolhidos dentre: Nb < 0,1%, Ti < 0,1%, Ni < 3,0%, 0,0005% < B < 0,005%, 0,0005% < Ca < 0,005%, sendo que o saldo da composição consiste em ferro e impurezas inevitáveis que resultam da fundição, - submeter o dito produto de partida de aço aquecido a uma etapa de conformação a quente a uma temperatura que compreende entre 700°C e 380°C, com uma deformação acumulada εb entre 0,1 e 0,7, em pelo menos um local do dito produto de partida de aço aquecido, para obter um produto de aço conformado à quente, sendo que a estrutura do aço permanece completamente austenítica, então arrefecer bruscamente o produto de aço conformado à quente através de resfriamento do mesmo, a uma taxa de resfriamento VR2 superior à taxa de resfriamento martensítica crítica, até uma temperatura de arrefecimento brusco QT inferior à temperatura de partida de martensita Ms do aço de modo a obter uma estrutura que contém entre 40% e 90% de martensita, sendo que o resto da estrutura é austenita, então - manter em, ou reaquecer o produto até uma temperatura de retenção PT entre QT e 470°C e reter o mesmo na dita temperatura PT por uma duração Pt entre 5 s e 600 s.

[011] De acordo com outros aspectos vantajosos da invenção, o método compreende um ou mais recursos, considerados sozinhos ou de acordo com qualquer combinação tecnicamente possível: - o método compreende adicionalmente uma etapa de resfriar o produto retido até a temperatura ambiente a uma taxa de resfriamento maior que 0,005 °C/s de modo a obter martensita fresca; - o produto de partida de aço aquecido é uma folha de aço laminada a quente e o produto de aço é uma folha de aço, e em que a dita etapa de conformação a quente é uma etapa de laminação; - a etapa de fornecer um produto de partida de aço aquecido compreende: • aquecer um semiproduto de aço, com uma composição, conforme definido na reivindicação 1, até uma temperatura mais elevada que a temperatura AC3 do aço de modo a obter uma estrutura completamente austenítica, • submeter o dito semiproduto de aço a uma etapa de laminação áspera a uma temperatura acima de uma temperatura T2 entre 1.200 e 850°C, com uma deformação de redução acumulada a maior que 1, de modo a obter o dito produto de partida de aço aquecido; - o dito produto de partida de aço aquecido tem um tamanho de grão austenítico médio de menos que 30 µm; - o produto de partida é uma peça bruta de aço, sendo que o produto de aço é uma peça de aço e a etapa de fornecer um produto de partida de aço aquecido compreende aquecer a dita peça bruta de aço a uma temperatura mais elevada que a temperatura AC3 do aço, de modo a obter uma estrutura completamente austenítica; - a dita peça bruta de aço tem uma espessura entre 1,0 mm e 4,0 mm; - a dita etapa de conformação a quente é uma etapa de laminação a quente; - a dita etapa de conformação a quente é uma etapa de estampagem a quente; - a dita etapa de conformação a quente é uma etapa de repuxamento a quente; - a dita etapa de conformação a quente é uma etapa de conformação de rolo; - a dita peça bruta de aço compreende pelo menos uma camada de revestimento; - a camada de revestimento é aplicada no dito produto de partida antes do aquecimento e a camada de revestimento é revestimento de alumínio ou com base em alumínio, ou revestimento de zinco ou com base em zinco.

[012] A invenção também se refere a um produto de aço que tem uma composição que compreende, em porcentagem de peso: 0,15% ≤ C ≤ 0,40 %, 1,5% ≤ Mn ≤ 4,0 %, 0,5 ≤ Si ≤ 2,5%, 0,005% ≤ Al ≤ 1,5 %, com 0,8% ≤ Si+Al ≤ 2,5%, S < 0,05%, P ≤ 0,1%, pelo menos um elemento escolhido dentre Cr e Mo, de modo que: 0% ≤ Cr ≤ 4,0%, 0% ≤ Mo ≤ 0,5%, e 2,7% ≤ Mn + Cr + 3 Mo ≤ 5,7% e, opcionalmente, um ou diversos elementos escolhidos dentre Nb < 0,1% Ti < 0,1%, Ni < 3,0% 0,0005% ≤ B ≤ 0,005% 0,0005% ≤ Ca ≤ 0,005%, sendo que o saldo da composição consiste em ferro e impurezas inevitáveis que resultam da fundição, sendo que a estrutura de pelo menos um local do produto de aço consiste em: - martensita temperada ou ripas de martensita sem carbonetos, com uma porcentagem de superfície de pelo menos 40%, - martensita fresca, no formato de ilhas ou filmes, em que a porcentagem de superfície da dita martensita fresca compreende entre 5% e 30%, e - austenita, com uma porcentagem de superfície de 5% a 35%.

[013] De acordo com outros aspectos vantajosos da invenção, o produto de aço compreende uma ou mais das seguintes funções, consideradas sozinhas ou de acordo com qualquer combinação tecnicamente possível: - o produto da resistência à tração TS do aço pelo alongamento uniforme UE do aço é maior ou igual a 13.000% em MPa; - as ripas de martensita têm um tamanho médio de menos que 1 μm, sendo que a relação de aspecto das ditas ripas de martensita compreende entre 2 e 5; - o tamanho máximo das ilhas da dita martensita fresca com uma relação de aspecto inferior a 3, é inferior a 3 μm; - o tamanho médio do grão austenítico prévio é inferior a 30 μm; - a relação de aspecto do grão austenítico prévio é mais elevada que 1,3; - a dita austenita está no formato de filmes ou ilhas, sendo que a menor dimensão dos ditos filmes ou ilhas tem um valor inferior a 0,3 μm, sendo que a maior dimensão dos ditos filmes ou ilhas tem um valor médio inferior a 2 μm; - a dita martensita temperada compreende, em porcentagem de superfície, menos que 0,5% de carbonetos, em comparação com a superfície da dita martensita temperada e os ditos carbonetos têm um tamanho médio inferior a 50 nm; - o dito produto de aço é uma folha de aço e a estrutura da folha de aço inteira consiste em: - martensita temperada ou ripas de martensita sem carbonetos, com uma porcentagem de superfície de pelo menos 40%, - martensita fresca, no formato de ilhas ou filmes, em que a porcentagem de superfície da dita martensita fresca compreende entre 5% e 30%, e - austenita, com uma porcentagem de superfície de 5% a 35%; - o dito produto de aço é uma peça de aço estampada a quente e a estrutura de pelo menos 20% do volume da dita peça estampada a quente consiste em: - martensita temperada ou ripas de martensita sem carbonetos, com uma porcentagem de superfície de pelo menos 40%, - martensita fresca, no formato de ilhas ou filmes, em que a porcentagem de superfície da dita martensita fresca compreende entre 5% e 30%, e - austenita, com uma porcentagem de superfície de 5% a 35%; - o dito produto de aço compreende pelo menos uma camada de revestimento; - a dita pelo menos uma camada de revestimento é zinco ou liga com base em zinco, ou alumínio ou liga com base em alumínio; e - a dita pelo menos uma camada de revestimento é aplicada antes de estampagem a quente.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[014] A invenção será descrita, agora, em detalhes sem introduzir limitações e ilustrada por exemplos, e as Figuras anexas dentre as quais: - A Figura 1 é uma micrografia por varredura eletrônica (SEM) que ilustra a microestrutura de um produto de aço de acordo com a invenção; - As Figuras 2 e 3 são SEM que ilustram a microestrutura de produtos de aço obtidos por métodos de fabricação que não estão em conformidade com a presente invenção; e - As Figuras 4, 5 e 6 são gráficos que comparam propriedades mecânicas de produtos de aços obtidos por métodos de fabricação que estão ou não em conformidade com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[015] O produto de aço de acordo com a presente invenção tem a seguinte composição: - 0,15% < C < 0,40% para assegurar uma resistibilidade satisfatória e melhorar a estabilidade da austenita retida. Em particular, com um teor de carbono inferior a 0,15%, a capacidade para arrefecimento brusco do aço não é boa o suficiente, o que não permite a formação de martensita suficiente com o método de fabricação usado. Com um teor em C maior que 0,40%, a soldabilidade do aço é reduzida. De fato, as juntas soldadas produzidas a partir das folhas teriam uma dureza insuficiente. Preferencialmente, o teor de carbono é mais elevado ou igual a 0,25%. Preferencialmente, o teor de carbono não é mais elevado que 0,33%; - 1,5% < Mn < 4,0%. O manganês abaixa as temperaturas Ac1, Ac3 e Ms, isto é, respectivamente, a temperatura na qual a austenita começa a se formar sob aquecimento (Ac1), a temperatura na qual a transformação de austenita é completa sob aquecimento (Ac3) e a temperatura na qual a transformação de austenita para martensita se inicia sob resfriamento (Ms). Portanto, Mn melhora a estabilidade da austenita retida por maior enriquecimento químico de austenita em Mn e diminuindo-se o tamanho de grão da austenita. O refinamento de tamanho de grão de austenita leva a uma diminuição na distância de difusão e, portanto, prende a difusão de C e Mn durante uma etapa de retenção de temperatura que pode ser realizada durante o ciclo de resfriamento do tratamento térmico. De modo a obter um efeito estabilizante suficiente para permitir a deformação do aço na faixa de temperatura de 700 a 380°C durante resfriamento, o teor de Mn precisa ser no mínimo 1,5%. Além disso, quando o teor em Mn é maior que 4%, zonas segregadas aparecem, que são nocivas para a flangeabilidade de estiramento e prejudicam a implantação da invenção. Preferencialmente, o teor de Mn é maior que 1,8%. Preferencialmente, o teor de Mn não é mais elevado que 2,5%; - 0,5% < Si < 2,5% e 0,005% < Al < 1,5%, sendo que os teores de silício e alumínio satisfazem adicionalmente a seguinte relação: 0,8% < Si+Al < 2,5%. De acordo com a invenção, Si e Al em conjunto têm uma grande importância:

[016] O silício atrasa a precipitação de cementita sob resfriamento abaixo da temperatura de transformação de equilíbrio Ae3. Portanto, uma adição de Si ajuda a estabilizar uma quantidade suficiente de austenita residual na forma de ilhas. Si fornece adicionalmente reforço de solução de sólido e retarda a formação de carbonetos durante redistribuição de carbono a partir de martensita para austenita que resulta de um reaquecimento imediato e etapa de retenção realizada após uma transformação martensítica parcial. Em um teor muito elevado, óxidos de silício se formam na superfície, o que prejudica a capacidade para revestimento do aço. Portanto, o teor de Si é preferencialmente menor ou igual a 2,5%.

[017] O alumínio é um elemento bastante eficaz para desoxidar o aço na fase líquida durante elaboração. O teor de Al não menor que 0,005% de modo a obter uma desoxidação suficiente do aço no estado líquido. Adicionalmente, como Si, Al estabiliza a austenita residual. O teor de Al não é mais elevado que 1,5% de modo a evitar a ocorrência de inclusões, para evitar problemas de oxidação e assegurar a temperabilidade do material.

[018] Os efeitos de Si e Al na estabilização da austenita são similares. Quando os teores de Si e Al são tais que 0,8% < Si+Al < 2,5%, a estabilização satisfatória da austenita é obtida, desse modo, tornando possível formar as microestruturas desejadas. - Enxofre e fósforo devem ser mantidos a níveis baixos, isto é, S < 0,05% e P < 0,1%, de modo a não deterioram muito a ductilidade e a dureza das peças. Como o atingimento de enxofre extremamente baixo é oneroso, um teor de enxofre mais elevado que 0,0005% é preferencial por razões econômicas. De uma maneira similar, um teor de fósforo mais elevado que 0,0005% é preferencial.

[019] O aço de acordo com a invenção contém pelo menos um elemento escolhido dentre molibdênio e cromo. Cr e Mo são muito eficientes em atrasar a transformação de austenita e evitar a formação de ferrita proeutectóide ou bainita, e podem ser usados para implantar a invenção. Em particular, esses elementos têm uma influência sobre o diagrama de transformação isotérmica sob resfriamento (também conhecido como diagrama de transformação tempo- temperatura (TTT)): adições de Cr e Mo separa o domínio de transformação ferrita-perlite, a partir do domínio de transformação de bainita, a transformação de ferrita-perlite que ocorre a temperaturas mais elevadas que a transformação de bainita. Portanto, esses domínios de transformação aparecem como dois “narizes” distintos no diagrama TTT, que abre uma “baía” que permite deformar o aço sob resfriamento entre esses dois narizes, sem provocar transformação indesejada de austenita em ferrita, perlite e/ou bainita. Para as composições da invenção, essa faixa de temperatura para deformação compreende entre 380 e 700°C. A conformação a quente de austenita metaestável nessa faixa é conhecida como “ausforming”.

[020] Se a composição do aço compreende Cr, o teor de Cr não precisa ser mais elevado que 4,0%. De fato, acima desse valor, o efeito de Cr é saturado e aumentar seu teor seria oneroso, sem fornecer qualquer efeito benéfico.

[021] Se a composição do aço compreende Mo, o teor de Mo não é mais elevado que 0,5%, devido ao seu alto custo.

[022] Adicionalmente, de acordo com a invenção, os teores de Mn, Cr e Mo são tais que 2,7% < Mn + Cr + 3 Mo < 5,7%. Os fatores de Mn, Cr e Mo nessa relação refletem as respectivas capacidades em evitar a transformação de austenita e em fornecer endurecimento para se obter propriedades mecânicas suficientes.

[023] O aço de acordo com a invenção contém, opcionalmente, nióbio e/ou titânio.

[024] Quando Nb está presente na composição, o teor em Nb não deve ser mais elevado que 0,1% e, preferencialmente, mais elevado que 0,025%. Quando Ti está presente na composição, o teor em Ti não deve ser mais elevado que 0,1% e, preferencialmente, mais elevado que 0,01%.

[025] Nessas quantidades, Nb tem um forte efeito de sinergia com B para melhorar a temperabilidade do aço e Ti pode proteger B contra a formação de BN. Além disso, a adição de Nb e Ti pode aumentar a resistência a amaciamento de martensita durante têmpera.

[026] Esse efeito de Nb e Ti aparece visivelmente com teores em Nb e Ti, respectivamente, mais elevados que 0,025% e 0,01%.

[027] Os teores de Nb e Ti são, cada um, não mais elevados que 0,1% de modo a limitar o endurecimento do aço a altas temperaturas fornecidas por esses elementos, o que poderia tornar difícil de produzir placas finas devido ao aumento de forças de laminação a quente.

[028] Opcionalmente, a composição pode compreender níquel, em uma quantidade inferior ou igual a 3,0% e, preferencialmente, mais elevada que 0,001%.

[029] O aço pode conter, opcionalmente, boro em uma quantidade que compreende entre 0,0005% e 0,005%, de modo a aumentar a capacidade para arrefecimento brusco do aço. De fato, uma importante deformação da austenita pode resultar na transformação acelerada da austenita para ferrita durante o resfriamento. Uma adição de B, em uma quantidade que compreende entre 0,0005% e 0,005%, ajuda a evitar essa transformação ferrítica inicial.

[030] Opcionalmente, o aço pode compreender cálcio em uma quantidade que compreende entre 0,0005% e 0,005%: combinando-se com O e S, Ca ajuda a evitar a formação de inclusões de grande tamanho que prejudicam negativamente a ductilidade das folhas.

[031] O restante da composição do aço é ferro e impurezas que resultam da fundição. As impurezas podem incluir nitrogênio, sendo que o teor de N não é mais elevado que 0,010%.

[032] O método para fabricar um produto de aço de acordo com a invenção busca fabricar um produto de aço que tenha, em pelo menos um local do produto, uma microestrutura que consiste em martensita temperada ou ripas de martensita sem carbonetos, com uma porcentagem de superfície de pelo menos 40%, martensita fresca, presente como ilhas ou filmes, sendo que a porcentagem de superfície da dita martensita fresca compreende entre 5% e 30% e austenita retida com uma porcentagem de superfície de 5% a 35%.

[033] Essas funções microestruturais podem estar presentes em todo o produto, ou apenas em alguns locais, de modo a resistir a deformações por fadiga localmente rigorosas. No último caso, essas funções microestruturais precisam estar presentes em pelo menos 20% do volume do produto, de modo a obter significativa resistência à força.

[034] O método de fabricação será descrito agora. O método compreende uma etapa de fornecer um produto de partida de aço aquecido, a uma temperatura que compreende entre 380 °C e 700 °C, sendo que o dito produto de partida de aço aquecido tem uma estrutura completamente austenítica. Com referência a essa faixa de temperatura e à composição de aço abaixo, entende-se que essa estrutura austenítica está em um estado metaestável, isto é, que esse produto de partida de aço aquecido é obtido a partir de uma etapa de aquecimento na faixa austenítica, seguido por resfriamento a uma velocidade que é suficientemente alta de modo que a austenita não tenha tempo para se transformar.

[035] O dito produto de partida aquecido tem, adicionalmente, uma composição que compreende, em porcentagem de peso: 0,15% < C < 0,40%, 1,5% < Mn < 4,0%, 0,5 < Si < 2,5%, 0,005% < Al < 1,5%, com 0,8% < Si+Al < 2,5%, S < 0,05%, P < 0,1%, pelo menos um elemento escolhido dentre Cr e Mo, de modo que: 0% < Cr < 4%, 0% < Mo < 2%, e 2,7% < Mn + Cr + 3 Mo < 5,7% e, opcionalmente, um ou diversos elementos escolhidos dentre: Nb < 0,1%, Ni < 3,0%, Ti < 0,1%, 0,0005% < B < 0,005%, 0,0005% < Ca < 0,005%, sendo que o saldo da composição consiste em ferro e impurezas inevitáveis que resultam da fundição.

[036] O dito produto de partida aquecido é, por exemplo, um semiproduto ou uma peça bruta.

[037] Um semiproduto é definido como uma folha que foi submetida a uma etapa de laminação a quente, porém, em que a espessura é maior nesse estágio do que a espessura final desejada.

[038] Uma peça bruta é definida como o resultado de cortar uma folha de aço ou enrolar para uma forma relacionada à geometria final desejada do produto a ser produzido.

[039] De acordo com a invenção, o produto de partida aquecido é submetido, em pelo menos um local do produto de partida, a uma etapa de conformação a quente, a uma temperatura que compreende entre 700 °C e 380 °C, com uma deformação acumulada entre 0,1 e 0,7, sendo que a estrutura do aço permanece completamente austenítica, isto é, ausforming é realizado.

[040] A etapa de conformação a quente pode ser realizada em um ou diversos estágios sucessivos. Visto que os modos de deformação podem diferir de um local do produto para outro devido à geometria do produto e aos modos de deformações por fadiga locais, uma deformação acumulada equivalente εb é definida em cada lugar no produto como

acumuladas em todos os estágios de deformação.

[041] Se a conformação a quente é realizada através de laminação a quente, a deformação acumulada εb é definida a partir da espessura de folha inicial ti antes de laminação a quente e a espessura de folha final tf após a laminação a quente, por:

[042] Nessas condições, uma estrutura de austenita plasticamente deformada, em que recristalização não ocorre, é obtida.

[043] A etapa de conformação a quente é conduzida entre as temperaturas T3 e T3’ sendo que ambas compreendem entre 380 °C e 700 °C, por exemplo, entre 550 °C e 450 °C, de modo a permitir refinamento de austenita, para evitar recristalização da austenita deformada e para evitar transformação da austenita durante a etapa de conformação a quente. Em particular, devido à composição do aço, a formação de ferrita, perlite e/ou bainita durante essa etapa de conformação a quente é evitada.

[044] De fato, conforme revelado acima, o Mn melhora a estabilidade da austenita retida.

[045] Além disso, Cr e Mo atrasam a transformação de austenita e evitam a formação de ferrita proeutectóide ou bainita, separando-se o domínio de transformação de ferrita-perlite do domínio de transformação de bainita. Esses domínios de transformação, portanto, aparecem como dois “narizes” distintos em um diagrama de transformação isotérmica (também conhecido como diagrama de transformação de tempo-temperatura (TTT)), portanto, abrir uma “janela” que permite deformar o aço sob resfriamento entre esses dois narizes sem formar ferrita, perlite e/ou bainita. Portanto, a etapa de conformação a quente (“ausforming”) é preferencialmente realizada a uma temperatura dentro dessa janela.

[046] A etapa de conformação a quente leva a um aumento na resistência à tração TS e no limite de elasticidade YS do aço, em comparação com um aço não submetido a tal etapa de conformação a quente. Em particular, a etapa de conformação a quente leva a um aumento ΔTS na resistência à tração de pelo menos 150 MPa e a um aumento ΔYS no limite de elasticidade de pelo menos 150 MPa.

[047] Nesse ponto, o produto conformado à quente tem uma estrutura que consiste em austenita deformada, sendo que a relação de deformação da austenita compreende entre 0,1 e 0,7, e em que o tamanho médio dos grãos de austenita é inferior a 30 μm, preferencialmente, inferior a 10 μm.

[048] De acordo com a invenção, o produto conformado à quente é, então, arrefecido bruscamente através de resfriamento do mesmo, a uma taxa de resfriamento VR2 mais elevada que a taxa de resfriamento martensítica crítica, até uma temperatura de arrefecimento brusco QT inferior à temperatura de partida de martensita Ms do aço, de modo a obter uma estrutura que contém entre 40% e 90% de martensita, sendo que o restante da estrutura é austenita.

[049] Como deseja-se ter uma estrutura final que contém uma quantidade significativa de austenita retida, isto é, entre 5 % e 35%, a temperatura QT precisa não ser muito baixa e precisa ser escolhida de acordo com a quantidade desejada de austenita retida, em todo caso mais elevada que a temperatura de transformação de Mf do aço, isto é, a temperatura na qual transformação de martensita é completa. Mais especificamente, é possível determinar para cada composição química do aço uma temperatura de arrefecimento brusco ideal QTop que atinge o teor de austenita residual desejado. Uma pessoa versada na técnica sabe como determinar essa temperatura de arrefecimento brusco QTop hipotética.

[050] Devido ao fato da transformação de martensita ocorrer a partir de um grão de austenita deformado e mais fino, o refinamento de ripas de martensita é mais elevado do que na técnica anterior, conforme será explicado abaixo.

[051] Para garantir com segurança que a estrutura contém entre 40% e 90% de martensita para uma composição em conformidade com as faixas indicadas acima, a temperatura de arrefecimento brusco QT está, preferencialmente, abaixo de Ms-20 °C e compreende, preferencialmente, entre 100 °C e 350 °C.

[052] Sem resfriamento adicional, o produto, cuja microestrutura consiste, essencialmente, nesse momento de austenita retida e martensita, é então mantido, imediatamente, ou reaquecido até, uma temperatura de retenção PT que compreende entre QT e 470 °C.

[053] Por exemplo, o produto é reaquecido até uma temperatura de retenção PT mais elevada que Ms.

[054] Então, o produto é mantido na temperatura PT por uma duração Pt, sendo que Pt compreende entre 5 s e 600 s.

[055] Durante essa etapa de retenção, o carbono se divide entre a martensita e a austenita, isto é, se difunde a partir da martensita até a austenita, o que leva a um melhoramento da ductilidade da martensita e a um aumento no teor de carbono da austenita sem o aparecimento de quantidade significativa de bainita e/ou de carbonetos. A austenita enriquecida torna possível obter um efeito TRIP (“plasticidade induzida por transformação”) sobre o produto final.

[056] O grau de divisão aumenta com a duração da etapa de retenção. Portanto, a duração de retenção Pt é escolhida suficientemente longa para fornecer uma divisão mais completa possível. A duração de retenção Pt precisa ser maior que 5 s e, preferencialmente, maior que 20 s, de modo a otimizar o enriquecimento da austenita em carbono.

[057] No entanto, uma duração muito longa pode provocar a decomposição de austenita e a divisão muito alta de martensita e, então, uma redução em propriedades mecânicas. Portanto, a duração é limitada de modo a evitar o máximo possível a formação de ferrita. Portanto, a duração de retenção Pt deve ser menor que 600 s. O produto é finalmente resfriado para temperatura ambiente a uma taxa de resfriamento exigida para a criação de 5% a 30% de martensita fresca, e para obtenção de uma porcentagem de superfície de austenita retida de 5% a 35%. Preferencialmente, a taxa de resfriamento deve ser maior que 0,005 °C/s.

[058] As etapas de arrefecimento brusco e retenção são definidas como uma etapa de “arrefecimento brusco e divisão” (“Q-P”).

[059] Portanto o produto de aço obtido é caracterizado, no local submetido à etapa de conformação a quente, por uma microestrutura que consiste em martensita temperada ou ripas de martensita sem carbonetos, com uma porcentagem de superfície de pelo menos 40%, martensita fresca, no formato de ilhas ou filmes, sendo que a porcentagem de superfície da dita martensita fresca compreende entre 5% e 30% e austenita retida, com uma porcentagem de superfície de 5% a 35%.

[060] As ripas de martensita são muito finas. Preferencialmente, essas ripas de martensita, conforme caracterizadas por EBSD, têm um tamanho médio de no máximo 1 μm.

[061] Adicionalmente, a relação de aspecto média dessas ripas de martensita compreende, preferencialmente, entre 2 e 5.

[062] Essas funções são determinadas, por exemplo, observando- se a microestrutura com um microscópio eletrônico de varredura com um canhão de emissão de campo (“FEG-SEM”) a uma magnificação maior que 1.200 x, acoplado a um dispositivo de difração de retrodifusão de elétrons (“EBSD”). Duas ripas contíguas são definidas como ripas distintas quando a desorientação das mesmas é de pelo menos 5°. A morfologia das ripas individualizadas é, então, determinada por análise de imagem com software convencional conhecido por uma pessoa versada na técnica. A maior dimensão lmax, a menor dimensão lmin e l max a relação de aspecto lmin de cada ripa, são, portanto, determinadas. Essa determinação é conduzida em uma amostra de pelo menos 1.000 ripas. A 1 max relação de aspecto média 1min , que é então determinada para essa amostra, compreende, preferencialmente, entre 2 e 5.

[063] A martensita temperada e as ripas de martensita compreendem menos que 0,5% de carbonetos em porcentagem de superfície em comparação com a superfície da dita martensita temperada e ripas. Esses carbonetos têm um tamanho médio inferior a 50 nm.

[064] A maior dimensão das ilhas de martensita fresca com uma relação de aspecto inferior a 3, é inferior a 3 μm.

[065] A austenita retida é necessária, particularmente, para realçar ductilidade. Conforme visto acima, a austenita retida é deformada, com uma relação de deformação que compreende entre 0,1 e 0,7.

[066] Preferencialmente, a austenita retida está no formato de filmes ou ilhas. A menor dimensão desses filmes ou ilhas tem um valor inferior a 0,3 μm e a maior dimensão desses filmes ou ilhas tem um valor médio inferior a 2 μm. O refinamento da austenita retida melhora a estabilidade da mesma, de modo que durante deformação, a austenita retida se transforme em martensita sobre uma larga faixa de deformação. A austenita retida também é estabilizada por divisão de carbono de martensita para austenita.

[067] O tamanho médio do grão austenítico prévio, que é o tamanho médio da austenita logo antes da transformação da mesma sob resfriamento, isto é, no presente caso, o tamanho médio da austenita mais adiante para a etapa de conformação a quente, é inferior a 30 μm, preferencialmente inferior a 10 μm. Adicionalmente, a relação de aspecto do grão austenítico prévio é mais elevada que 1,3.

[068] Para determinar essa relação de aspecto, os grãos austeníticos prévios são revelados no produto final por um método adequado, conhecido a uma pessoa versada na técnica, por exemplo, por decapagem com um reagente decapante de ácido pícrico. Os grãos austeníticos prévios são observados sob um microscópio óptico ou um microscópio eletrônico de varredura. A relação de aspecto dos grãos austeníticos prévios é então determinada por análise de imagem com software convencional conhecido por uma pessoa versada na técnica. Em uma amostra de pelo menos 300 grãos, a maior dimensão e a menor dimensão dos grãos austeníticos prévios são determinadas e a relação de aspecto dos grãos é determinada como a relação entre a maior dimensão e a menor dimensão. A relação de aspecto que é então determinada, como a média dos valores obtidos sobre as amostras, é mais elevada que 1,3.

[069] Com esse método de fabricação, é possível obter um produto de aço de alta resistibilidade que tem um limite de elasticidade YS de mais que 1.000 MPa até 1.700 MPa e uma resistência à tração TS de mais que 1.300 MPa até 2.000 MPa, em conjunto com um alongamento uniforme UE de pelo menos 7% e um alongamento total TE de pelo menos 10%, sendo que o produto TS X TE é mais elevado que 18.000% em MPa e o produto TS x UE é mais elevado que 13.000% em MPa.

[070] De fato, mesmo que o arrefecimento brusco para a temperatura QT, seguido pela etapa de retenção na temperatura PT, resulte em uma diminuição na porcentagem de superfície de martensita na microestrutura do aço, que poderia levar a uma diminuição na resistência à tração TS, esse tratamento aumenta a ductilidade da martensita através de refinamento de estrutura, assegura a ausência de precipitados de carboneto e leva à formação de austenita enriquecida em carbono, de modo que esse tratamento resulte em um aumento do limite de elasticidade YS, da resistência à tração TS e dos alongamentos uniforme e total.

[071] De acordo com uma primeira realização da invenção, o método de fabricação é realizado para fabricar uma folha de aço.

[072] De acordo com essa primeira realização, o produto de partida aquecido é uma folha de aço laminada a quente com uma composição de acordo com a invenção e a etapa de conformação a quente é uma etapa de laminação a quente.

[073] A etapa de fornecer um produto de partida aquecido com uma estrutura completamente austenítica compreende fornecer um semiproduto com uma composição de acordo com a invenção, aquecer o semiproduto até uma temperatura T1 mais elevada que a temperatura AC3 do aço de modo a obter uma estrutura completamente austenítica e submeter o semiproduto a uma etapa de laminação áspera, com uma deformação de redução acumulada εa maior que 1, de modo a obter a dita folha de aço laminada a quente.

[074] O semiproduto é obtido moldando-se um aço com uma composição de acordo com a invenção. A moldagem pode ser conduzida na forma de lingotes ou de placas de moldagem contínua, com uma espessura de aproximadamente 200 mm. A moldagem também pode ser conduzida de modo a se obter placas finas com uma espessura de algumas dezenas de milímetros, por exemplo, entre 50 mm e 80 mm.

[075] O semiproduto é submetido a uma austenitização total por aquecimento a uma temperatura T1 que compreende entre 1.050 e 1.250 °C, por uma duração t1 suficiente de modo a permitir uma austenitização completa. A temperatura T1 está, portanto, acima da temperatura AC3 na qual a transformação de ferrita em austenita é concluída sob aquecimento. Esse aquecimento resulta, portanto, em uma austenitização completa do aço e na dissolução de carbonitretos de Nb que podem estar presentes no produto de partida. Além disso, a temperatura T1 é alta o suficiente para permitir a realização de uma etapa de laminação áspera subsequente acima de Ar3.

[076] O semiproduto é então submetido a uma laminação áspera a uma temperatura que compreende entre 1.200 °C e 850 °C, com uma temperatura de laminação de acabamento T2 acima de Ar3, de modo que a estrutura de aço permaneça completamente austenítica nesse estágio.

[077] A deformação acumulada εa da laminação áspera é maior que 1. Ao indicar por ti a espessura do semiproduto antes da laminação áspera e por tf_a espessura do semiproduto após o término da laminação áspera, εa é

calculada através de:

[078] Portanto o tamanho de grão austenítico médio obtido é menos que 30 μm. Nesse estágio, esse tamanho de grão austenítico médio pode ser medido por ensaios em que o espécime de aço é diretamente arrefecido bruscamente após a etapa de laminação áspera. A amostra é, então, cortada ao longo de uma direção paralela a uma direção de laminação para obter uma superfície de corte. A superfície de corte é polida e decapada com um reagente conhecido por uma pessoa versada na técnica, por exemplo, um reagente Béchet-Beaujard, que revela os limites de grão austenítico antigos.

[079] A folha laminada a quente é, então, resfriada até uma temperatura T3 que compreende entre 380 °C e 700 °C, a uma taxa de resfriamento VR1 maior que 2 °C/s, de modo a evitar transformação de austenita.

[080] A folha laminada a quente é, então, submetida a uma etapa de laminação a quente final com uma deformação de redução acumulada εb que compreende entre 0,1 e 0,7. A laminação a quente final é realizada na faixa de temperatura entre 380 °C e 700 °C.

[081] Portanto, a folha de aço laminada a quente obtida tem uma estrutura que ainda consiste em austenita, com um tamanho de grão austenítico inferior a 30 μm, preferencialmente, inferior a 10 μm. Portanto, a folha laminada a quente é submetida a ausforming.

[082] A folha de aço laminada a quente é, então, resfriada a uma taxa de resfriamento VR2 maior que a taxa de resfriamento martensítica crítica, até uma temperatura de arrefecimento brusco QT de modo a obter uma porcentagem de superfície de martensita que compreende entre 40% e 90%, sendo que o resto é austenita destransformada. A temperatura QT está, preferencialmente, abaixo de Ms-20 °C e acima de Mf, por exemplo, compreende entre 100 °C e 350 °C. Sem resfriamento adicional, a folha é, então, mantida imediatamente, ou reaquecida a partir da temperatura QT até uma temperatura de retenção PT que compreende entre QT e 470 °C, e mantida na temperatura PT por uma duração Pt, sendo que Pt compreende entre 5 s e 600 s. Durante essa etapa de retenção, o carbono se divide entre a martensita e a austenita, isto é, se difunde de martensita em austenita sem criar carbonetos. O grau de divisão aumenta com a duração da etapa de retenção. Portanto, a duração é escolhida de modo a ser suficientemente longa para fornecer uma divisão mais completa possível. No entanto, uma duração muito longa pode provocar a decomposição de austenita e a divisão muito alta de martensita e, então, uma redução em propriedades mecânicas. Portanto, a duração é limitada de modo a evitar o máximo possível a formação de ferrita. A folha é finalmente resfriada até a temperatura ambiente a uma taxa de resfriamento maior que 0,005 °C/s de modo a se obter de 5% a 30% de martensita fresca e, assim, obter uma porcentagem de superfície de austenita retida de 5% a 35%.

[083] De acordo com uma segunda realização da invenção, o método de fabricação é realizado para fabricar uma peça de aço.

[084] De acordo com essa segunda realização, o produto de partida é uma peça bruta de aço com uma composição de acordo com a invenção.

[085] A etapa de fornecer um produto de partida aquecido compreende fornecer uma peça bruta de aço com uma composição de acordo com a invenção e aquecer a peça bruta de aço até uma temperatura mais elevada que a temperatura AC3 do aço, de modo a se obter uma estrutura completamente austenítica.

[086] A peça bruta de aço tem uma espessura entre 1,0 mm e 4,0 mm, por exemplo.

[087] Essa peça bruta de aço é obtida cortando-se uma folha de aço ou ao enrolar para um formato relacionado à geometria final desejada da peça a ser produzida.

[088] Essa peça bruta de aço pode ser não revestida ou, opcionalmente, pré-revestida. O pré-revestimento pode ser alumínio ou uma liga com base em alumínio. No último caso, o pré-revestimento pode ser obtido mergulhando-se a placa em um banho de liga de Si-Al, que compreende, em peso, de 5% a 11% de Si, de 2% a 4% de Fe, opcionalmente, de 15ppm a 30ppm de Ca, sendo que o restante consiste em Al e impurezas que resultam da fundição.

[089] O pré-revestimento também pode ser zinco ou uma liga com base em zinco. O pré-revestimento pode ser obtido por galvanização contínua de imersão a quente ou por recozimento após galvanização.

[090] A peça bruta de aço é primeiramente aquecida a uma temperatura T1 acima da temperatura Ac3 do aço, preferencialmente, entre 900 °C e 950 °C, a uma taxa de aquecimento, por exemplo, mais elevada que 2 °C/s, de modo a obter uma estrutura completamente austenítica. A peça bruta é mantida na temperatura T1 de modo a se obter uma temperatura homogênea dentro da peça bruta. Dependendo da espessura da peça bruta, que compreende entre 1,0 mm e 4,0 mm, o tempo de retenção na temperatura T1 é de 3 minutos a 10 minutos.

[091] Essa etapa de aquecimento, que é preferencialmente realizada em um forno, resulta em uma austenitização completa do aço.

[092] A peça bruta de aço aquecida é, então, extraída do forno, transferida em um dispositivo de conformação a quente, por exemplo, uma prensa de estampagem a quente e resfriada até uma temperatura T3 que compreende entre 380 °C e 700 °C, a uma taxa de resfriamento VR1 maior que 2 °C/s, de modo a evitar uma transformação de austenita. A transferência da peça bruta pode ser conduzida antes ou após o resfriamento da peça bruta para a temperatura T3. Em todo caso, essa transferência precisa ser rápida o suficiente, de modo a evitar a transformação de austenita. A peça bruta de aço é, então, submetida a uma etapa de conformação a quente na faixa de temperatura que compreende entre 380 °C e 700 °C, por exemplo, que compreende entre 450 °C e 550 °C, de modo a permitir endurecimento da austenita, para evitar recristalização da austenita deformada e para evitar transformação da austenita durante a etapa de conformação a quente. Portanto, essa etapa de conformação a quente é realizada através de ausforming.

[093] A deformação pode ser realizada por métodos, tais como laminação a quente, ou estampagem a quente em uma prensa, conformação de rolo ou repuxamento a quente.

[094] A etapa de conformação a quente pode ser conduzida em um ou diversos estágios. A peça bruta é deformada com uma deformação εb que compreende entre 0,1 e 0,7 em pelo menos um local da peça bruta.

[095] De acordo com uma realização, o modo de deformação é escolhido de modo que a deformação acumulada εb compreenda entre 0,1 e 0,7 na peça bruta inteira.

[096] Opcionalmente, a deformação é conduzida de modo que essa condição seja apenas satisfeita em alguns locais particulares da peça bruta, que correspondem aos locais mais pressionados, sendo que, particularmente, altas propriedades mecânicas são desejadas. O local da peça bruta portanto deformada representa pelo menos 20% do volume da peça bruta, de modo a obter aumento significativo de propriedades mecânicas na peça final.

[097] De acordo com essa realização, um produto com propriedades mecânicas diferentes de um local para outro da peça é obtido.

[098] Portanto, a peça de aço obtida, nos locais submetidos à etapa de conformação a quente, tem uma estrutura que consiste em austenita, com um tamanho de grão austenítico inferior a 30 μm, preferencialmente, inferior a 10 μm.

[099] A peça de aço portanto obtida é, então, resfriada a uma taxa de resfriamento VR2 superior à taxa de resfriamento martensítica crítica, até uma temperatura de arrefecimento brusco QT, preferencialmente, abaixo de Ms-20 °C, por exemplo, que compreende entre 100 °C e 350 °C, de modo a obter uma porcentagem de superfície de martensita que compreende entre 40% e 90%, sendo que o resto é austenita.

[0100] A peça de aço é, então, reaquecida até ou mantida em uma temperatura de retenção PT que compreende entre QT e 470 °C, e mantida na temperatura PT por uma duração Pt, sendo que Pt compreende entre 5 s e 600 s.

[0101] A peça é finalmente resfriada até a temperatura ambiente a uma taxa de resfriamento maior que 0,005 °C/s de modo a se obter de 5% a 30% de martensita fresca e de modo a se ter de 5% a 35% de austenita retida.

[0102] A título de exemplo e comparação, as folhas produzidas a partir de aços que têm as composições que são relatadas na Tabela I foram produzidas por vários métodos de fabricação. EXEMPLOS TABELA I COMPOSIÇÕES DE AÇO

[0103] Uma primeira série de folhas (Testes 1 a 7 nas Tabelas II e III) foi produzida de acordo com a primeira realização da invenção, aquecendo- se semiprodutos com as composições acima a uma temperatura T1 por uma duração t1, então, submetendo-se o semiproduto aquecido a uma laminação áspera a uma temperatura T2 entre 1.200 °C e 850 °C, com uma deformação de redução acumulada de 2.

[0104] As folhas foram, então, resfriadas a uma temperatura T3, a uma taxa de resfriamento VR1 maior que 20 °C/s, então, submetidas a uma etapa de laminação a quente final, que inicia na dita temperatura T3 e que termina a uma temperatura T3’, com uma deformação de redução acumulada εb.

[0105] As folhas foram, então, resfriadas a uma temperatura QT, então, imediatamente reaquecidas até uma temperatura de retenção PT e mantidas a temperatura PT por uma duração Pt (Testes 3 a 6 na Tabela II abaixo).

[0106] As folhas foram finalmente resfriadas até a temperatura ambiente a uma taxa de resfriamento maior que 0,1 °C/s.

[0107] Uma segunda série de folhas (Testes 8 a 14 nas Tabelas II e III) foi produzida de acordo com a segunda realização.

[0108] Peças brutas de aço com as dadas composições, nesse caso, folhas de aço com uma espessura de 3 mm, foram aquecidas a uma temperatura T1, a uma taxa de aquecimento superior a 2 °C/s e mantidas em temperatura T1 por uma duração t1.

[0109] As peças brutas de aço foram, então, resfriadas a uma temperatura T3, a uma taxa de resfriamento VR1 maior que 2 °C/s, então, submetidas a uma etapa de conformação a quente, que inicia na dita temperatura T3 e que termina a uma temperatura T3’, com uma deformação de redução acumulada εb. Nas condições da invenção, as folhas formadas a quente ainda foram completamente austeníticas após essa etapa de conformação a quente.

[0110] As folhas foram, então, resfriadas a uma temperatura QT, então, reaquecidas até uma temperatura de retenção PT e mantidas a temperatura PT por uma duração Pt.

[0111] As folhas foram finalmente resfriadas até a temperatura ambiente a uma taxa de resfriamento maior que 0,1 °C/s.

[0112] Para fins comparativos, uma terceira série de folhas foi fabricada por meio de processos de fabricação que não estão em conformidade com a invenção (Testes 15 a 18 nas Tabelas II e III).

[0113] Os métodos de fabricação dos Testes 15 e 17 diferem dos métodos de fabricação usados para a primeira e a segunda série de exemplos em que os mesmos não incluem uma etapa de conformação a quente a uma temperatura que compreende entre 700 °C e 380 °C.

[0114] Os métodos de fabricação dos Testes 16 e 18 diferem dos métodos de fabricação usados para a primeira e segunda série de exemplos em que as folhas foram resfriadas até a temperatura ambiente imediatamente após a etapa de laminação final, sem qualquer etapa de retenção, isto é, sem qualquer etapa de “arrefecimento brusco e divisão”.

[0115] Os parâmetros de fabricação para a primeira, segunda e terceira série de folhas são relatados na Tabela II e as estruturas e propriedades mecânicas obtidas são relatadas na Tabela III.

n.d.: não determinado

[0116] As microestruturas do aço de acordo com os exemplos 1 a 13 compreendem mais que 40% de martensita temperada ou ripas de ferrita sem carbonetos, 5 a 30% de ilhas ou filme de martensita fresca e austenita entre 5 e 35%. As microestruturas do aço de acordo com os exemplos 1 a 13 são tais que as ripas de martensita tenham um tamanho médio de menos que 1 μm e a relação de aspecto das ripas de martensita compreenda entre 2 e 5. Adicionalmente, a relação de aspecto do grão austenítico prévio é mais elevada que 1,3 para os exemplos 1 a 13.

[0117] Esses exemplos têm uma tensão de rendimento YS que compreende entre 1.000 MPa e 1.700 MPa, uma resistência à tração TS que compreende entre 1.300 MPa e 2.000 MPa, um alongamento uniforme mais elevado que 7%, um alongamento total mais elevado que 10%, um produto (resistência à tração x alongamento total) maior que 18.000% em MPa e um produto (resistência à tração x alongamento uniforme) maior que 13.000% em MPa.

[0118] Testes 11, 17 e 18 têm a mesma composição. Teste 11 foi obtido por um método de fabricação de acordo com a invenção, que compreende tanto uma etapa de conformação a quente a uma temperatura que compreende entre 700 °C e 380 °C quanto uma etapa de retenção, enquanto o Teste 17 foi obtido com um método de fabricação que não compreende nenhuma etapa de conformação a quente a uma temperatura que compreende entre 700 °C e 380 °C e o Teste 18 foi obtido com um método de fabricação que não compreende nenhuma etapa de retenção que permite divisão de carbono em martensita.

[0119] Em outras palavras: - O Teste 11, de acordo com a invenção, compreende uma ausforming e uma etapa de “arrefecimento brusco e divisão”; - O Teste 17, que não está de acordo com a invenção, compreende apenas uma etapa de “arrefecimento brusco e divisão”, sem ausforming; - O Teste 18, que não está de acordo com a invenção, compreende apenas uma etapa de ausforming, sem uma etapa de “arrefecimento brusco e divisão”.

[0120] As Figuras 1, 2 e 3 mostram uma comparação da estrutura dos Testes 11, 17 e 18, respectivamente. Nessas Figuras, a austenita (A) aparece como zonas brancas ou completamente cinza claro, a martensita fresca (M) aparece como zonas cinza claro e a martensita temperada (Mt) aparece como zonas cinza escuro com ou sem pequenas partículas que representam carbonetos. MA se refere às ilhas de austenita/martensita.

[0121] A comparação da estrutura do Teste 11 (ilustrado na Figura 1) com a estrutura do Teste 17 (ilustrado na Figura 2) mostra que a combinação de uma etapa de conformação a quente a uma temperatura que compreende entre 700 °C e 380 °C e uma etapa de retenção a uma temperatura PT entre QT e 470 °C, de acordo com a invenção, fornece uma estrutura mais fina e mais homogênea do que um método que compreende uma etapa de retenção, porém, nenhuma etapa de conformação a quente a uma temperatura que compreende entre 700 °C e 380 °C.

[0122] A estrutura do Teste 18, ilustrado na Figura 3, compreende essencialmente martensita fresca. Esse resultado mostra que na ausência de uma etapa de retenção que permite a divisão de carbono em martensita, a austenita se transforma quase que totalmente em martensita fresca sob resfriamento.

[0123] As consequências dessas diferenças em estruturas nas propriedades mecânicas das folhas são enfatizadas pela comparação das propriedades mecânicas dos Testes 3, 9, 15 e 16.

[0124] De maneira similar aos Testes 11, 17 e 18, os Testes 3, 9, 15 e 16 têm a mesma composição, e foram obtidos por vários métodos de fabricação.

[0125] Os Testes 3 e 9 foram obtidos por um método de fabricação de acordo com a invenção, que compreende tanto uma etapa de conformação a quente a uma temperatura que compreende entre 700 °C e 380 °C quanto uma etapa de retenção. Os Testes 3 e 9 ambos tiveram um limite de elasticidade mais elevado que 100 MPa, uma resistência à tração mais elevada que 1.600 MPa, um alongamento uniforme mais elevado que 7%, um alongamento total mais elevado que 10% e um produto de resistência à tração x alongamento total maior que 18.000% em MPa.

[0126] Ao contrário, o Teste 15 foi obtido com um método de fabricação que não compreende nenhuma etapa de conformação a quente a uma temperatura que compreende entre 380 °C e 700 °C. O Teste 15, embora tenha boas propriedades de alongamento, tem uma resistência à tração insuficiente, que é muito inferior a 1.600 MPa, de modo que o produto de resistência à tração x alongamento total do mesmo é inferior a 18.000% em MPa e o produto de resistência à tração x alongamento uniforme do mesmo é inferior a 13.000% em MPa. Em particular, devido à ausência de uma etapa de conformação a quente a uma temperatura que compreende entre 380 °C e 700 °C durante a fabricação do Teste 15, a microestrutura do Teste 15 não tem ripas de martensita que têm um tamanho médio de menos que 1 μm e uma relação de aspecto entre 2 e 5.

[0127] Adicionalmente, o Teste 16, obtido com um método de fabricação que não compreende nenhuma etapa de retenção que permite divisão de carbono em martensita, embora tenha alto limite de elasticidade e resistência à tração, tem alongamentos uniforme e total insuficientes, de modo que o produto de resistência à tração x alongamento total do mesmo é muito inferior a 18.000% em MPa e o produto de resistência à tração x alongamento uniforme do mesmo é muito inferior a 13.000% em MPa.

[0128] Esses exemplos mostram que, surpreendentemente, aplicar tanto uma etapa de conformação a quente a uma temperatura que compreende entre 700 °C e 380 °C quanto uma etapa de retenção leva a uma melhor dupla de propriedades de ductilidade e resistibilidade do que os alongamentos médios e resistibilidades obtidos com uma etapa de conformação a quente a uma temperatura que compreende entre 380 °C e 700 °C ou uma etapa de retenção.

[0129] Esse efeito é ilustrado nas Figuras 4, 5 e 6.

[0130] A Figura 4 é um gráfico que representa o alongamento total TE dos Testes 3, 9, 15 e 16 como uma função da resistência à tração TS dos mesmos. O domínio da invenção é delimitado por linhas L1 (TS = 1.300 MPa), L2 (TS = 2.000 MPa), L3 (TE = 10%) e L4 (TS x TE = 18.000% em MPa).

[0131] A Figura 4 mostra que a dupla alongamento total/resistência à tração obtida por um método de fabricação de acordo com a invenção, que compreende tanto uma etapa de conformação a quente a uma temperatura que compreende entre 700 °C e 380 °C quanto uma etapa de retenção, é muito melhor que a dupla alongamento total/resistência à tração obtida por um método de fabricação que compreende apenas uma etapa de laminação a quente a uma temperatura que compreende entre 700 °C e 380 °C (Teste 15) e o alongamento total/resistência à tração obtidos por um método de fabricação que compreende apenas uma etapa de retenção (Teste 16). Esse alongamento total/limite de elasticidade intermediário é ilustrado na Figura 4 pela linha I1.

[0132] Adicionalmente, esses resultados mostram que, surpreendentemente, o método de acordo com a invenção fornece um produto de resistência à tração x alongamento total mais elevado que 18.000% em MPa, enquanto tal valor alto não é obtido ao longo da linha I1.

[0133] A Figura 5 é um gráfico que representa o alongamento uniforme UE dos Testes 3, 9, 15 e 16 como uma função do limite de elasticidade YS dos mesmos. O domínio da invenção é delimitado pelas linhas L5 (YS = 1.000 MPa), L6 (YS = 1.700 MPa) e L7 (UE = 7%).

[0134] De maneira similar à Figura 4, a Figura 5 mostra que o alongamento uniforme e o limite de elasticidade obtidos por um método de fabricação de acordo com a invenção são muito melhores que o alongamento uniforme/limite de elasticidade obtidos por um método de fabricação que compreende apenas uma etapa de retenção (Teste 16).

[0135] A Figura 6 é um gráfico que representa o alongamento uniforme UE dos Testes 3, 9, 15 e 16 como uma função da resistência à tração TS dos mesmos. O domínio da invenção é delimitado por linhas L8 (TS = 1.300 MPa), L9 (TS = 2.000 MPa), L10 (UE = 7%) e L11 (TS x UE = 13.000% em MPa).

[0136] A Figura 6 mostra que a dupla alongamento uniforme/resistência à tração obtida por um método de fabricação de acordo com a invenção, que compreende tanto uma etapa de conformação a quente a uma temperatura que compreende entre 700 °C e 380 °C quanto uma etapa de retenção, é muito melhor que a dupla alongamento total/resistência à tração obtida por um método de fabricação que compreende apenas uma etapa de laminação a quente a uma temperatura que compreende entre 700 °C e 380 °C (Teste 15) e o alongamento total/resistência à tração obtidos por um método de fabricação que compreende apenas uma etapa de retenção (Teste 16). Esse limite de elasticidade/alongamento uniforme intermediário é ilustrado na Figura 6 pela linha I2.

[0137] Adicionalmente, esses resultados mostram que, surpreendentemente, o método de acordo com a invenção fornece um produto de resistência à tração x alongamento uniforme mais elevado que 13.000% em MPa, enquanto tal valor alto não é obtido ao longo da linha I2.

[0138] Portanto, as folhas ou peças produzidas podem ser usadas para fabricar peças automotivas, tais como travessas frontais ou traseiras, colunas, vigas do para-choques.

Claims

1. MÉTODO PARA FABRICAR UM PRODUTO DE AÇO caracterizado por compreender as etapas sucessivas de: - fornecer um produto de partida de aço aquecido a uma temperatura que compreende entre 380°C e 700°C, sendo que o produto de partida de aço aquecido tem uma estrutura metaestável completamente austenítica, sendo que o produto de partida de aço aquecido tem uma composição que compreende, em porcentagem de peso: 0,15% < C < 0,40%, 1,5% < Mn < 4,0%, 0,5 < Si < 2,5%, 0,005% < Al < 1,5%, com 0,8% < Si+Al < 2,5%, S < 0,05%, P < 0,1%, pelo menos um elemento escolhido dentre Cr e Mo, de modo que: 0% < Cr < 4,0%, 0% < Mo < 0,5%, e 2,7% < Mn + Cr + 3 Mo < 5,7% sendo que o saldo da composição consiste em ferro e impurezas inevitáveis que resultam da fundição, - submeter o produto de partida de aço aquecido a uma etapa de conformação a quente a uma temperatura que compreende entre 700 °C e 380 °C, com uma deformação acumulada εb entre 0,1 e 0,7, em pelo menos um local do produto de partida de aço aquecido, para obter um produto de aço conformado à quente, sendo que a estrutura do aço permanece completamente austenítica, então - arrefecer bruscamente o produto de aço conformado à quente através de resfriamento do mesmo, a uma taxa de resfriamento VR2 superior à taxa de resfriamento martensítica crítica, até uma temperatura de arrefecimento brusco QT inferior à temperatura de partida de martensita Ms do aço de modo a obter uma estrutura que contém entre 40% e 90% de martensita, sendo que o resto da estrutura é austenita, então - manter em, ou reaquecer o produto conformado à quente arrefecido bruscamente até uma temperatura de retenção PT entre QT e 470 °C e reter o produto conformado à quente arrefecido bruscamente na temperatura de retenção PT por uma duração Pt entre 5 s e 600 s.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela composição compreender adicionalmente um ou diversos elementos escolhidos dentre: Nb < 0,1%, Ti < 0,1%, Ni < 3,0%, 0,0005% < B < 0,005%, 0,0005% < Ca < 0,005%.

3. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado por compreender adicionalmente, após a retenção, uma etapa de resfriar o produto até a temperatura ambiente a uma taxa de resfriamento maior que 0,005°C/s de modo a obter martensita fresca.

4. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo produto de partida de aço aquecido ser uma folha de aço laminada a quente e o produto de aço ser uma folha de aço, e em que a etapa de conformação a quente é uma etapa de laminação.

5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pela etapa de fornecer o produto de partida de aço aquecido compreender: - aquecer um semiproduto de aço com a composição até uma temperatura mais elevada que a temperatura AC3 do aço de modo a obter uma estrutura completamente austenítica, - submeter o semiproduto de aço a uma etapa de laminação áspera a uma temperatura acima de uma temperatura T2 entre 1.200 e 850 °C, com uma deformação de redução acumulada εa maior que 1, de modo a obter o produto de partida de aço aquecido.

6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo produto de partida de aço aquecido ter um tamanho de grão austenítico médio de menos que 30 μm.

7. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo produto de partida de metal aquecido ser uma peça bruta de aço aquecida, sendo que o produto de aço é uma peça de aço e a etapa de fornecer o produto de partida de aço aquecido compreende aquecer uma peça bruta de aço a uma temperatura mais elevada que a temperatura AC3 do aço, de modo a obter uma estrutura completamente austenítica.

8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pela peça bruta de aço ter uma espessura entre 1,0 mm e 4,0 mm.

9. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 8, caracterizado pela etapa de conformação a quente ser uma etapa de laminação a quente.

10. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 8, caracterizado pela etapa de conformação a quente ser uma etapa de estampagem a quente.

11. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 8, caracterizado pela etapa de conformação a quente ser uma etapa de repuxamento a quente.

12. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 8, caracterizado pela etapa de conformação a quente ser uma etapa de conformação de rolo.

13. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 12, caracterizado pela peça bruta de aço compreender pelo menos uma camada de revestimento.

14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pela camada de revestimento ser aplicada na peça bruta de aço antes do aquecimento e em que a camada de revestimento é revestimento de alumínio ou com base em alumínio, ou revestimento de zinco ou com base em zinco.

15. PRODUTO DE AÇO caracterizado por ter uma composição que compreende, em porcentagem de peso: 0,15% < C < 0,40 %, 1,5% < Mn < 4,0 %, 0,5 < Si < 2,5%, 0,005% < Al < 1,5 %, com 0,8% < Si+Al < 2,5%, S < 0,05%, P < 0,1%, pelo menos um elemento escolhido dentre Cr e Mo, de modo que: 0% < Cr < 4,0%, 0% < Mo < 0,5%, e 2,7% < Mn + Cr + 3 Mo < 5,7% sendo que o saldo da composição consiste em ferro e impurezas inevitáveis que resultam da fundição, sendo que a estrutura de pelo menos um local do produto de aço consiste em: - martensita temperada ou ripas de martensita sem carbonetos, com uma porcentagem de superfície de pelo menos 40%, sendo que as ripas de martensita têm um tamanho médio menor que 1 μm, sendo que a relação de aspecto das ripas de martensita compreende entre 2 e 5, - martensita fresca, no formato de ilhas ou filmes, em que a porcentagem de superfície da martensita fresca compreende entre 5% e 30%, e - austenita, com uma porcentagem de superfície de 5% a 35%.

16. PRODUTO DE AÇO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pela composição compreender adicionalmente um ou diversos elementos escolhidos dentre: Nb < 0,1%, Ti < 0,1%, Ni < 3,0%, 0,0005% < B < 0,005%, 0,0005% < Ca < 0,005%.

17. PRODUTO DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 16, caracterizado pelo produto da resistência à tração TS do aço pelo alongamento uniforme UE do aço ser maior ou igual a 13.000% em MPa.

18. PRODUTO DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 17, caracterizado pelo tamanho máximo das ilhas da martensita fresca com uma relação de aspecto inferior a 3, ser inferior a 3 μm.

19. PRODUTO DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 18, caracterizado pelo tamanho médio dos grãos austeníticos prévios ser inferior a 30 μm.

20. PRODUTO DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 19, caracterizado pela relação de aspecto dos grãos austeníticos prévios ser mais elevada que 1,3.

21. PRODUTO DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 20, caracterizado pela austenita estar no formato de filmes ou ilhas, sendo que a menor dimensão dos filmes ou ilhas tem um valor inferior a 0,3 μm, sendo que a maior dimensão dos filmes ou ilhas tem um valor médio inferior a 2 μm.

22. PRODUTO DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 21, caracterizado pela martensita temperada compreender, em porcentagem de superfície, menos que 0,5% de carbonetos, em comparação com a superfície da martensita temperada, e em que os carbonetos têm um tamanho médio inferior a 50 nm.

23. PRODUTO DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 22, caracterizado pelo produto de aço ser uma folha de aço e a estrutura da folha de aço inteira consistir em: - martensita temperada ou ripas de martensita sem carbonetos, com uma porcentagem de superfície de pelo menos 40%, - martensita fresca, no formato de ilhas ou filmes, em que a porcentagem de superfície da martensita fresca compreende entre 5% e 30%, e - austenita, com uma porcentagem de superfície de 5% a 35%.

24. PRODUTO DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 22, caracterizado pelo produto de aço ser uma peça de aço estampada a quente e a estrutura de pelo menos 20% do volume da peça estampada a quente consistir em: - martensita temperada ou ripas de martensita sem carbonetos, com uma porcentagem de superfície de pelo menos 40%, - martensita fresca, no formato de ilhas ou filmes, em que a porcentagem de superfície da martensita fresca compreende entre 5% e 30%, e - austenita, com uma porcentagem de superfície de 5% a 35%.

25. PRODUTO DE AÇO, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo produto de aço compreender pelo menos uma camada de revestimento.

26. PRODUTO DE AÇO, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pela camada de revestimento ser zinco ou liga com base em zinco, ou liga de alumínio ou com base em alumínio.

27. PRODUTO DE AÇO, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pela camada de revestimento ser aplicada antes de estampagem a quente.