BR112018011653B1 - Métodos para produzir uma chapa de aço, chapa de aço não revestida e chapa de aço - Google Patents

Métodos para produzir uma chapa de aço, chapa de aço não revestida e chapa de aço Download PDF

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Abstract

método para produzir uma chapa de aço, chapa de aço não revestida e chapa de aço. método para produzir uma chapa de aço possuindo uma microestrutura que consiste em entre 71% e 91% da soma de martensita e bainita, entre 9% e 13% de austenita retida, e no máximo 20% de ferrita, em que o método compreende: - fornecer uma chapa de aço laminada a frio, a composição química do aço contendo, em % em peso: 0,13% (menor ou igual) c (menor ou igual) 0,22%, 1,2% (menor ou igual) si (menor ou igual) 2,3%, 0,02% (menor ou igual) al (menor ou igual) 1,0%, com 1,25% (menor ou igual) si + al (menor ou igual) 2,35%, 2,4% (menor ou igual) mn (menor ou igual) 3%, ti (menor ou igual) 0,05%, nb (menor ou igual) 0,05%, o restante sendo fe e impurezas inevitáveis, - recozer a chapa de aço a uma temperatura de recozimento ta, de modo a obter uma estrutura compreendendo de 80% a 100% de austenita e de 0% a 20% de ferrita, - temperar a chapa a uma taxa de arrefecimento compreendida entre 20 °c/s e 50 °c/s até uma temperatura de têmpera qt entre 240 °c e 310 °c, - aquecer a chapa até uma temperatura de partição pt entre 400 °c e 465 °c e manter a chapa nesta temperatura por um tempo de partição pt entre 50 segundos e 250 segundos, - resfriar imediatamente a chapa até a temperatura ambiente.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A presente invenção se refere a um método para produzir uma chapa de aço de alta resistência tendo melhor resistência, ductilidade e formabilidade e às chapas obtidas com o método.
[002] Para fabricar vários equipamentos, tais como partes de membros estruturais da carroceria e painéis de carroceria para veículos automotores, é usual usar chapas feitas de aços DP (dupla fase) ou aços TRIP (plasticidade induzida por transformação).
[003] Por exemplo, tais aços que incluem uma estrutura martensítica e/ou austenita retida e que contém cerca de 0,2% de C, cerca de 2% de Mn, cerca de 1,7% de Si têm um limite elástico de cerca de 750 MPa, uma resistência à tração de cerca de 980 MPa, um alongamento total de mais de 8%. Estas chapas são produzidas em linha de recozimento contínuo por têmpera a partir de uma temperatura de recozimento maior do que o ponto de transformação Ac3, até um ponto de transformação Ms acima de sobre- envelhecimento (overaging) e mantendo a chapa na temperatura durante um determinado tempo.
[004] Para reduzir o peso do automóvel, a fim de melhorar a sua eficiência de combustível, tendo em vista a conservação ambiental global, é desejável ter chapas com melhor limite elástico e resistência à tração. Mas essas chapas também devem ter uma boa ductilidade e uma boa formabilidade e, mais especificamente, uma boa capacidade de flange (flangeability) por estiramento.
[005] A este respeito, é desejável ter chapas com um limite elástico YS compreendido entre 830 MPa e 1100 MPa, preferencialmente pelo menos 850 MPa, uma resistência à tração TS de pelo menos 1180 MPa, um alongamento total de pelo menos 12% e, preferencialmente, de pelo menos 14%, e um índice de expansão do furo HER (hole expansion ratio) de acordo com a norma ISO 16630:2009 de mais de 30%. Deve-se ressaltar que, devido às diferenças nos métodos de medição, os valores do índice de expansão do furo HER de acordo com a norma ISO são muito diferentes e não comparáveis aos valores do índice de expansão do furo À segundo o JFS T 1001 (Normas da Federação de Ferro e Aço do Japão). A resistência à tração TS e o alongamento total TE são medidos de acordo com a norma ISO 6892-1, publicada em outubro de 2009. Devido a diferenças nos métodos de medição, em particular devido a diferenças na geometria da amostra utilizada, os valores do alongamento total TE, medido de acordo com a norma ISO, são muito diferentes, em particular inferiores, aos valores do alongamento total medido de acordo com a norma JIS Z 2201-05.
[006] Portanto, o propósito da presente invenção é fornecer uma tal chapa e um método para produzi-la.
[007] Para este propósito, a invenção se refere a um método para produzir uma chapa de aço possuindo uma microestrutura que consiste em entre 71% e 91% da soma de martensita e bainita, entre 9% e 13% de austenita retida, e no máximo 20% de ferrita, em que o método compreende as seguintes etapas sucessivas: - fornecer uma chapa de aço laminada a frio, a composição química do aço contendo, em % em peso:
Figure img0001
o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis, - recozer a chapa de aço a uma temperatura de recozimento TA, de modo a obter uma estrutura compreendendo de 80% a 100% de austenita e de 0% a 20% de ferrita, - temperar a chapa a uma taxa de arrefecimento compreendida entre 20 °C/s e 50 °C/s até uma temperatura de têmpera QT entre 240 °C e 310 °C, - aquecer a chapa até uma temperatura de partição PT entre 440 °C e 465 °C e manter a chapa nesta temperatura por um tempo de partição Pt entre 50 segundos e 250 segundos, - resfriar imediatamente a chapa até a temperatura ambiente. -
[008] De preferência, a etapa de fornecer a chapa de aço laminada a frio compreende: - laminar a quente uma chapa feita de dito aço para obter uma chapa de aço laminada a quente, - enrolar dita chapa de aço laminada a quente a uma temperatura Tc compreendida entre 500 °C e 730 °C, - laminar a frio dita chapa de aço laminada a quente para obter dita chapa de aço laminada a frio.
[009] De acordo com uma forma de realização particular, a etapa de fornecer dita chapa de aço laminada a frio compreende ainda, entre o enrolamento e a laminagem a frio, executar um recozimento por lote a uma temperatura compreendida entre 500 °C e 650 °C por um tempo entre 300 segundos e 12 horas.
[010] De acordo com outra forma de realização particular, a etapa de fornecer dita chapa de aço laminada a frio compreende ainda, entre o enrolamento e a laminagem a frio, realizar um arrefecimento lento da chapa de aço laminada a quente a partir da temperatura de enrolamento até a temperatura ambiente por um tempo compreendido entre 5 e 7 dias.
[011] De preferência, a chapa temperada tem, imediatamente antes do aquecimento à temperatura de partição PT, uma estrutura que consiste em entre 10 e 40% de austenita, entre 60% e 90% de martensita e entre 0% e 20% de ferrita.
[012] De acordo com uma forma de realização particular, a temperatura de têmpera QT está compreendida entre 240 °C e 270 °C, e a temperatura de partição PT está compreendida entre 440 °C e 460 °C.
[013] De acordo com outra forma de realização particular, a temperatura de têmpera QT está compreendida entre 290 °C e 320 °C, e a temperatura de partição PT está compreendida entre 400 °C e 425 °C.
[014] De preferência, a composição química do aço satisfaz pelo menos uma das seguintes condições: C > 0,16%, C < 0,20%, Si > 2,0%, Si < 2,2%, Mn > 2,6%, Mn < 2,8%.
[015] De preferência, após a chapa ser temperada à temperatura de têmpera QT e antes da chapa ser aquecida até à temperatura de partição PT, a chapa é mantida à temperatura de têmpera QT por um tempo de retenção compreendido entre 2 segundos e 8 segundos, de preferência entre 3 segundos e 7 segundos.
[016] De preferência, o tempo de partição Pt está entre 50 e 200 segundos.
[017] Particularmente, a invenção se refere a um método para produzir uma chapa de aço possuindo uma microestrutura que consiste em entre 71% e 91% da soma de martensita e bainita, entre 9% e 13% de austenita retida, e no máximo 20% de ferrita, em que o método compreende as seguintes etapas sucessivas: - fornecer uma chapa de aço laminada a frio, a composição química do aço contendo, em % em peso:
Figure img0002
o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis, - recozer a chapa de aço a uma temperatura de recozimento TA, de modo a obter uma estrutura compreendendo de 80% a 100% de austenita e de 0% a 20% de ferrita, - temperar a chapa a uma taxa de arrefecimento compreendida entre 20 °C/s e 50 °C/s até uma temperatura de têmpera QT entre 240 °C e 270 °C, - aquecer a chapa até uma temperatura de partição PT entre 440 °C e 460 °C e manter a chapa à temperatura de partição PT por um tempo de partição Pt entre 50 segundos e 250 segundos, - resfriar imediatamente a chapa até a temperatura ambiente.
[018] A invenção também se refere a um método para produzir uma chapa de aço possuindo uma microestrutura que consiste em entre 71% e 91% da soma de martensita e bainita, entre 9% e 13% de austenita retida, e no máximo 20% de ferrita, em que o método compreende as seguintes etapas sucessivas: - fornecer uma chapa de aço laminada a frio, a composição química do aço contendo, em % em peso:
Figure img0003
Figure img0004
o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis, - recozer a chapa de aço a uma temperatura de recozimento TA, de modo a obter uma estrutura compreendendo de 80% a 100% de austenita e de 0% a 20% de ferrita, - temperar a chapa a uma taxa de arrefecimento compreendida entre 20 °C/s e 50 °C/s até uma temperatura de têmpera QT entre 290 °C e 320 °C, - aquecer a chapa até uma temperatura de partição PT entre 400 °C e 425 °C e manter a chapa à temperatura de partição PT por um tempo de partição Pt entre 50 segundos e 250 segundos, - resfriar imediatamente a chapa até a temperatura ambiente. -
[019] A invenção também se refere a uma chapa de aço, em que a composição química do aço contém em % em peso:
Figure img0005
o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis, possuindo uma microestrutura que consiste em, em porcentagem de superfície: - entre 71% e 91% de martensita e bainita, - entre 9% e 13% de austenita retida, - no máximo 20% de ferrita, a chapa possuindo um limite elástico compreendido entre 850 e 1100 MPa, uma resistência à tração de pelo menos 1180 MPa, um alongamento total de pelo menos 12% e um índice de expansão do furo HER de pelo menos 30%.
[020] De acordo com uma forma de realização particular, o alongamento total TE é de pelo menos 14%, e/ou o índice de expansão do furo HER é superior a 40%.
[021] A composição química do aço pode, opcionalmente, satisfazer pelo menos uma das seguintes condições: C > 0,16%, C < 0,20%, Si > 2,0%, Si < 2,2%, Mn > 2,6%, e Mn < 2,8%.
[022] De preferência, o teor de C CRA% na austenita retida está compreendido entre 0,9% e 1,2%.
[023] De acordo com uma forma de realização particular, a austenita retida compreende austenita retida em bloco com uma razão de forma compreendida entre 2 e 4 e austenita retida do tipo filme tendo uma razão de forma compreendida entre 5 e 8.
[024] De preferência, a microestrutura compreende entre 5,5% e 10,5% de austenita retida do tipo filme.
[025] De acordo com uma forma de realização, a chapa é revestida com um revestimento metálico fabricado por galvanoplastia ou processo de deposição a vácuo.
[026] Particularmente, a invenção se refere a uma chapa de aço, em que a composição química do aço contém em % em peso:
Figure img0006
Figure img0007
o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis, possuindo uma microestrutura que consiste em, em porcentagem de superfície: - entre 71% e 91% de martensita e bainita, - entre 9% e 13% de austenita retida, - no máximo 20% de ferrita, em que a austenita retida compreende austenita retida em bloco com uma razão de forma compreendida entre 2 e 4 e austenita retida do tipo filme tendo uma razão de forma compreendida entre 5 e 8, a chapa possuindo um limite elástico compreendido entre 850 e 1100 MPa, uma resistência à tração de pelo menos 1180 MPa, um alongamento total de pelo menos 14% e um índice de expansão do furo HER de pelo menos 30%.
[027] A invenção será agora descrita em detalhes, mas sem introduzir limitações.
[028] A composição do aço de acordo com a invenção compreende, em porcentagem em peso: - 0,13 a 0,22% de carbono, para assegurar uma resistência satisfatória e melhorar a estabilidade da austenita retida, necessária para obter um alongamento suficiente. De preferência, o teor de carbono é superior ou igual a 0,16% e, de preferência, inferior ou igual a 0,20%. Se o teor de carbono for muito alto, a chapa laminada a quente é muito dura para laminação a frio e a soldabilidade é insuficiente. Se o teor de carbono for inferior a 0,13%, os níveis de limite elástico e resistência à tração não atingirão, respectivamente, 850 e 1180 Mpa; - 2,4% a 3% e, preferencialmente, mais de 2,6% e preferencialmente menos de 2,8% de manganês. O mínimo é definido para ter uma temperabilidade suficiente para obter uma microestrutura contendo pelo menos 71% de martensita e bainita, e uma resistência à tração de mais de 1180 MPa. O máximo é definido para evitar problemas de segregação que são prejudiciais para a ductilidade; - 1,2% a 2,3% de silício, a fim de estabilizar a austenita, proporcionar um fortalecimento da solução sólida e retardar a formação de carbonetos durante o sobre-envelhecimento, sem a formação de óxidos de silício na superfície da chapa, o que seria prejudicial para a capacidade de revestimento (coatability). De preferência, o teor de silício é superior ou igual a 1,9%, ainda preferencialmente superior ou igual a 2,0%. Uma quantidade aumentada de silício melhora o índice de expansão do furo. De preferência, o teor de silício é inferior ou igual a 2,2%. Um teor de silício acima de 2,3% levaria à formação de óxidos de silício na superfície; - 0,02% a 1,0% de alumínio. O alumínio é adicionado para desoxidar o aço líquido e aumenta a robustez do método de fabricação, em particular reduz as variações da fração de austenita quando a temperatura de recozimento varia. O teor máximo de alumínio é definido para evitar um aumento do ponto de transformação Ac3 para uma temperatura que torne o recozimento mais difícil. O alumínio, como silício, retarda a formação de carbonetos durante a redistribuição de carbono da martensita para a austenita resultante do sobre- envelhecimento. Para retardar a formação de carbonetos, o teor mínimo de Al + Si deve ser de 1,25%. O teor máximo de Al + Si deve ser de 2,35%.
[029] O restante é de ferro e elementos residuais resultantes da fabricação do aço. A este respeito, Ni, Cr, Mo, Cu, Nb, Ti, V, B, S, P e N pelo menos são considerados como elementos residuais que são impurezas inevitáveis. Portanto, seus teores são inferiores a 0,05% para Ni, 0,05% para Cr, 0,02% para Mo, 0,03% para Cu, 0,007% para V, 0,0010% para B, 0,005% para S, 0,02% para P e 0,010% para N. O teor de Nb é limitado a 0,05% e o teor de Ti é limitado a 0,05% porque acima desses valores, grandes precipitados se formariam e a formabilidade do aço diminuiria, tornando o objetivo de 12% para o alongamento total mais difícil de alcançar.
[030] A chapa laminada a quente com uma espessura entre 2 e 5 mm pode ser produzida de um modo conhecido a partir deste aço. Como um exemplo, a temperatura de reaquecimento antes da laminação pode estar entre 1200 °C e 1280 °C, preferivelmente cerca de 1250 °C, a temperatura de laminação final é preferivelmente menor que 850 °C, a temperatura inicial de resfriamento inferior a 800 °C, a temperatura final de arrefecimento entre 570 °C e 590 °C e o enrolamento é realizado a uma temperatura preferencialmente compreendida entre 500 °C e 730 °C.
[031] Após laminagem a quente, a chapa é tratada termicamente de modo a reduzir a tensão no aço e melhorar assim a capacidade de laminagem a frio da chapa de aço enrolada e laminada a quente.
[032] De acordo com uma primeira forma de realização, este tratamento térmico é um recozimento por lote. Nesta forma de realização, a chapa de aço enrolada e laminada a quente é recozida por lote a uma temperatura entre 500 °C e 650 °C durante um período entre 300 segundos e 12 horas, preferencialmente durante 4 horas a 12 horas.
[033] De acordo com uma segunda forma de realização, o tratamento térmico é um arrefecimento lento desde a temperatura de enrolamento até à temperatura ambiente, a uma taxa de arrefecimento tal que a chapa é arrefecida desde a temperatura de enrolamento até à temperatura ambiente em um tempo de arrefecimento compreendido entre 5 e 7 dias.
[034] A chapa laminada a quente pode ser decapada e laminada a frio para obter uma chapa laminada a frio com uma espessura entre 0,5 mm e 2,5 mm.
[035] Em seguida, a chapa é tratada termicamente em uma linha de recozimento contínuo.
[036] O tratamento térmico compreende as etapas de: - recozer a chapa a uma temperatura de recozimento TA de tal modo que, no final da etapa de recozimento, o aço tem uma estrutura compreendendo pelo menos 80% de austenita, preferencialmente pelo menos 95% e até 100%. Um técnico no assunto sabe como determinar a temperatura de recozimento TA a partir de testes de dilatometria. De preferência, a temperatura de recozimento TA é de, no máximo, Ac3 + 50 °C, a fim de limitar o espessamento dos grãos austeníticos. Ainda preferivelmente, a temperatura de recozimento TA é no máximo de Ac3. Ac3 designa a temperatura de início e fim da transformação em austenita durante a etapa de aquecimento. A chapa é mantida à temperatura de recozimento, isto é, mantida entre TA - 5 °C e TA + 10 °C, durante um tempo de recozimento tA suficiente para homogeneizar a composição química. Este tempo de recozimento tA é, de preferência, superior a 60 segundos, mas não precisa de ser superior a 300 segundos. - têmpera da chapa até uma temperatura de têmpera QT menor do que o ponto de transformação Ms da austenita, a uma taxa de arrefecimento rápida o suficiente para evitar a formação de nova ferrita e bainita. A taxa de arrefecimento está compreendida entre 20 °C/s e 50 °C/s. De fato, uma taxa de arrefecimento inferior a 20 °C/s levaria à formação de ferrita e não permitiria obter uma resistência à tração de pelo menos 1180 MPa. A temperatura de têmpera está entre 240 °C e 320 °C para ter uma estrutura contendo entre 10 e 40% de austenita, entre 60% e 90% de martensita e entre 0% e 20% de ferrita, a essa temperatura QT logo após o resfriamento. Se a temperatura de têmpera QT for inferior a 240 °C, a fração da martensita particionada na estrutura final é muito alta para estabilizar uma quantidade suficiente de austenita retida acima de 9%, de modo que o alongamento total não atinge 12%. Além disso, se a temperatura de têmpera QT for superior a 320 °C, a fração de martensita particionada é muito baixa para obter o limite elástico e resistência à tração desejados. - manter, opcionalmente, a chapa temperada na temperatura de têmpera por um tempo de retenção compreendido entre 2 segundos a 8 segundos, preferivelmente entre 3 segundos a 7 segundos. - reaquecer a chapa a partir da temperatura de têmpera até uma temperatura de partição PT entre 400 °C e 465 °C. A taxa de reaquecimento pode ser alta quando o reaquecimento é feito por aquecedor de indução. Se a temperatura de partição PT for inferior a 400 °C, o alongamento não é satisfatório. - manter a chapa na temperatura de partição PT por um tempo entre 50 segundos e 250 segundos. - imediatamente após esta etapa de manutenção, arrefecer a chapa até à temperatura ambiente, a uma velocidade de arrefecimento preferencialmente superior a 1 °C/s, por exemplo entre 2 °C/s e 20 °C/s.
[037] Além disso, quando a temperatura de têmpera QT está compreendida entre 240 °C e 270 °C, a temperatura de partição PT está compreendida entre 440 °C e 460 °C. Esta primeira forma de realização permite alcançar as propriedades mecânicas visadas para uma determinada composição ao longo de um intervalo muito amplo de tempos de recozimento e de partição e, portanto, é muito estável quando a velocidade da linha é variada. Em particular, esta primeira forma de realização proporciona um revenido pesado da martensita, que resulta em valores elevados do limite elástico e do índice de expansão do furo.
[038] Se a temperatura de têmpera QT estiver compreendida entre 290 °C e 320 °C, a temperatura de partição PT está compreendida entre 390 °C e 425 °C. Esta segunda forma de realização permite obter as propriedades mecânicas visadas sobre um amplo intervalo de tempos de recozimento e de partição.
[039] Além disso, estas duas formas de realização permitem alcançar um alongamento total de pelo menos 14%, como descrito em mais detalhes abaixo.
[040] Este tratamento permite obter uma estrutura final, isto é, após partição e arrefecimento até à temperatura ambiente, consistindo em: - austenita retida, com uma percentagem de superfície compreendida entre 9% e 13%, - martensita e bainita, com uma percentagem de superfície compreendida entre 71% e 91%, de preferência entre 82% e 91%, - no máximo 20% de ferrita, de preferência no máximo 5%.
[041] Uma fração de austenita retida de pelo menos 9% permite obter um alongamento total de pelo menos 12%, e uma fração de martensita e bainita de pelo menos 71% permite obter uma resistência à tração de pelo menos 1180 MPa.
[042] A austenita retida pode compreender austenita retida em bloco e austenita retida do tipo filme, localizada entre ripas de martensita.
[043] A austenita retida do tipo em bloco tem uma razão de forma média compreendida entre 2 e 4. A austenita retida do tipo filme tem uma razão de forma média compreendida entre 5 e 8.
[044] As razões de forma de cada uma dentre a austenita retida do tipo filme e do tipo em bloco são determinadas na chapa final por gravação com agente Klemm, observando então pelo menos 10 micrografias com uma ampliação de 500 e realizando análise de imagem das micrografias para a identificação de N constituintes (i) da austenita retida. Os tamanhos máximo (lmax)i e mínimo (lmin)i de cada constituinte (i) são determinados, e a razão de forma de cada constituinte individual (i) é calculada como (lmax)i/(lmin)i, na população total de N constituintes. A razão de forma média é calculada como o valor médio aritmético dos valores individuais N de (lmax)i/(lmin)i.
[045] De preferência, a microestrutura compreende entre 5,5% e 10,5% de austenita retida do tipo filme, e no máximo 7,5% de austenita do tipo em bloco. Austenita retida do tipo filme é mais estável do que a austenita em bloco, e não se transforma rapidamente em martensita durante a deformação.
[046] Estas características são especialmente obtidas quando a temperatura de têmpera QT está compreendida entre 240 °C e 270 °C e a temperatura de partição PT compreendida entre 440 °C e 460 °C, ou quando a temperatura de têmpera QT está compreendida entre 290 °C e 320 °C e a temperatura de partição PT está compreendida entre 390 °C e 425 °C.
[047] Estas características permitem obter um alongamento total TE de pelo menos 14%, em combinação com um limite elástico YS compreendido entre 850 e 1100 MPa, uma resistência à tração de pelo menos 1180 MPa e um índice de expansão do furo HER de acordo com a norma ISO 16630:2009 de pelo menos 30%.
[048] Além disso, o tamanho médio dos blocos de bainita ou martensita é, preferencialmente, de 10 μm ou menos.
[049] Além disso, este tratamento permite obter um teor de C aumentado na austenita retida, que é de pelo menos 0,9%, de preferência mesmo de pelo menos 1,0% e até 1,2%.
[050] Com esse tratamento, chapas com um limite elástico YS compreendido entre 850 e 1100 MPa, uma resistência à tração de pelo menos 1180 MPa, um alongamento total de pelo menos 12% e um índice de expansão do furo HER de acordo com a norma ISO 16630:2009 de pelo menos 30% podem ser obtidas.
[051] Além disso, quando a temperatura de têmpera QT está compreendida entre 240 °C e 270 °C e a temperatura de partição PT está compreendida entre 440 °C e 460 °C, ou quando a temperatura de têmpera QT está compreendida entre 290 °C e 320 °C e a temperatura de partição PT está compreendida entre 390 °C e 425 °C, chapas com um limite elástico YS compreendido entre 850 e 1100 MPa, uma resistência à tração de pelo menos 1180 MPa, um alongamento total de pelo menos 14% e um índice de expansão do furo HER de acordo com a norma ISO 16630:2009 de pelo menos 30% são obtidas.
[052] As chapas de aço assim obtidas podem ser usadas como chapas não revestidas ou podem ser revestidas com um revestimento metálico tal como zinco ou liga de zinco, produzido por galvanoplastia ou deposição a vácuo.
EXEMPLOS:
[053] Chapas feitas de um aço possuindo uma composição compreendendo 0,163% de C, 2,05% de Si, 2,7% de Mn e 0,02% de Al, sendo o restante Fe e impurezas, foram produzidos por laminação a quente, seguido por enrolamento a 730 °C. As chapas laminadas a quente foram recozidas por lote a 650 °C durante 10 horas, depois decapadas e laminadas a frio para obter chapas com uma espessura de 1,6 mm. Os pontos Ac1, Ac3 e Ms do aço foram determinados por testes de dilatometria como sendo Ac1 = 780 °C, Ac3 = 900 °C e Ms = 330 °C.
[054] Várias chapas foram tratadas termicamente por recozimento a uma temperatura TA durante um tempo tA, temperando a uma temperatura QT a uma taxa de arrefecimento de 45 °C/s, reaquecidas até uma temperatura de partição PT e mantidas na partição PT por um tempo de partição Pt, então imediatamente resfriadas à temperatura ambiente.
[055] Nas tabelas abaixo, TA é a temperatura de recozimento, tA é o tempo de recozimento, QT a temperatura de têmpera, PT a temperatura de partição, Pt o tempo de manutenção na temperatura de partição, YS o limite elástico, TS a resistência à tração, UE o alongamento uniforme, TE o alongamento total e HER o índice de expansão do furo medidos de acordo com a norma ISO. RA é a fração de austenita retida na microestrutura e CRA% é o teor de C na austenita retida. A coluna “RA do tipo filme e em bloco?” indica se a estrutura é composta por austenita retida em bloco e tipo filme.
[056] Todos os exemplos estão relacionados a chapas não revestidas.
[057] As condições de tratamento térmico e as propriedades obtidas são relatadas na Tabela I.
[058] Os valores sublinhados não estão de acordo com a invenção. TABELAI
Figure img0008
[059] Os exemplos 1 a 4 mostram que apenas uma temperatura de têmpera entre 240 °C e 320 °C permite a obtenção de um limite elástico entre 830 e 1100 MPa, uma resistência à tração de pelo menos 1180 MPa, um alongamento total de pelo menos 12% e um índice de expansão do furo de pelo menos 30%.
[060] A comparação dos exemplos 5 a 7 mostra que apenas uma temperatura de partição PT compreendida entre 400 °C e 465 °C permite obter um limite elástico entre 830 e 1100 MPa, uma resistência à tração de pelo menos 1180 MPa, um alongamento total de pelo menos 12 % e um índice de expansão do furo de pelo menos 30%, enquanto que uma temperatura de partição PT superior a 465 °C leva à formação de uma elevada fração de martensita fresca, o que leva a um índice de expansão do furo abaixo de 30%.
[061] Estes exemplos 1 a 7 mostram ainda que quando a temperatura de têmpera QT está compreendida entre 290 °C e 320 °C e a temperatura de partição PT está compreendida entre 400 °C e 425 °C, um alongamento total superior a 14% pode ser alcançado. Em contraste, o exemplo 2, temperado a uma temperatura de 275 °C, não atinge um alongamento total de 14%.
[062] Os exemplos 8 a 11 mostram que as propriedades visadas podem ser obtidas ao longo de um amplo intervalo de tempos de partição e, mais especificamente, que as propriedades mecânicas obtidas são muito estáveis quando o tempo de partição é alterado.
[063] Entre os exemplos 1 a 11, apenas os exemplos 3, 5, 6 e 8 a 11 compreendem austenita retida em bloco tendo uma razão de forma compreendida entre 2 e 4 e austenita retida do tipo filme tendo uma razão de forma compreendida entre 5 e 8. A fração de superfície de austenita retida do tipo filme, no que diz respeito a toda a microestrutura, está compreendida entre 5,5% e 10,5% para os exemplos 3, 5, 6 e 8 a 11. Em contraste, os exemplos 1, 2, 4 e 7 compreendem apenas austenita retida em bloco.
[064] Estes exemplos mostram ainda que quando a temperatura de têmpera QT está compreendida entre 240 °C e 270 °C, e a temperatura de partição PT está compreendida entre 440 °C e 460 °C, obtém-se um alongamento total de pelo menos 14%.
[065] Além disso, estes exemplos mostram que quando a temperatura de têmpera QT está compreendida entre 240 °C e 270 °C, e a temperatura de partição PT está compreendida entre 440 °C e 460 °C, podem ser obtidos valores muito elevados de limite elástico. Estes valores elevados são devidos a um importante revenido da martensita, devido ao baixo valor da temperatura de têmpera QT e ao alto valor da temperatura de partição PT.
[066] Foram realizados testes adicionais para estudar a influência da velocidade de linha nas propriedades mecânicas da chapa durante o fabrico, isto é, a estabilidade destas propriedades mecânicas com variações da velocidade de linha.
[067] Estes testes foram realizados em uma linha com uma velocidade de linha mínima de 50 m/min e uma velocidade de linha máxima de 120 m/min, com seções de imersão e partição configuradas para que o tempo máximo de imersão e tempo de partição, atingidos com uma velocidade de linha mínima, sejam, respectivamente, de 188 segundos e 433 segundos. O tempo mínimo de imersão e o tempo de partição, atingidos com a velocidade de linha máxima, são respectivamente 79 segundos e 181 segundos.
[068] Os testes foram realizados utilizando as velocidades de linha mínima e máxima, com uma temperatura de têmpera QT de 250 °C e uma temperatura de partição PT de 450 °C, ou uma temperatura de têmpera QT de 300 °C e uma temperatura de partição PT de 400 °C.
[069] As condições de tratamento térmico e as propriedades obtidas são relatadas na tabela II. TABELA II
Figure img0009
[070] Estes resultados mostram que com uma temperatura de têmpera QT de 250 °C e uma temperatura de partição PT de 450 °C, a velocidade de linha tem pouca influência na qualidade das propriedades mecânicas obtidas, de modo que as propriedades visadas podem ser obtidas em toda a faixa de velocidades de linha. Estes resultados também mostram que o processo de fabricação é muito robusto no que diz respeito às variações da velocidade de linha.
[071] Os resultados obtidos com uma temperatura de têmpera QT de 300 °C e uma temperatura de partição PT de 400 °C são semelhantes, mesmo se o limite elástico for ligeiramente inferior ao valor visado de 850 MPa quando a velocidade de linha é muito lenta e a temperatura de partição, consequentemente, mais de 250 segundos.
[072] Estes resultados mostram ainda que quando a temperatura de têmpera QT está compreendida entre 290 °C e 320 °C e a temperatura de partição PT está compreendida entre 400 °C e 425 °C, ou quando a temperatura de têmpera QT está compreendida entre 240 °C e 270 °C, e a temperatura de partição PT está compreendida entre 440 °C e 460 °C, pode ser alcançado um alongamento total superior a 14%.
[073] Testes foram ainda realizados para avaliar o efeito do tratamento térmico realizado entre as etapas de enrolamento e laminação a frio.
[074] Os testes foram realizados com um tratamento térmico compreendendo recozimento por lote a uma temperatura de 650 °C (Tratamento térmico 1), ou com um tratamento térmico compreendendo o arrefecimento lento da chapa de aço laminada a quente a partir da temperatura de enrolamento até a temperatura ambiente durante um tempo de 7 dias (Tratamento térmico 2).
[075] Os testes 16 a 19 na Tabela III abaixo foram realizados com uma temperatura de têmpera QT de 250 °C e uma temperatura de partição PT de 460 °C, sendo o tempo de partição sendo 150 segundos (Exemplos 16 e 17) ou 200 segundos (Exemplos 18 e 19).
[076] Os testes 20 a 23 na Tabela III foram realizados com uma temperatura de têmpera QT de 300 °C e uma temperatura de partição PT de 400 °C, sendo o tempo de partição 150 segundos (Exemplos 20 e 21) ou 200 segundos (Exemplos 22 e 23).
Figure img0010
[077] Os Exemplos 16 a 23 compreendem austenita retida em bloco tendo uma razão de forma compreendida entre 2 e 4 e austenita retida do tipo filme tendo uma razão de forma compreendida entre 5 e 8, a fração superficial da austenita retida do tipo filme, em relação a toda a microestrutura, sendo compreendida entre 5,5% e 10,5%.
[078] Estes testes mostram que as propriedades mecânicas visadas são obtidas por um processo de acordo com a invenção, se o tratamento térmico realizado entre o enrolamento e as etapas de laminação a frio for um recozimento por lote ou um arrefecimento lento.
[079] Estes testes confirmam ainda que uma temperatura de têmpera QT compreendida entre 240 °C e 270 °C e uma temperatura de partição PT compreendida entre 440 °C e 460 °C, ou uma temperatura de têmpera QT compreendida entre 290 °C e 320 °C, e um temperatura de partição PT compreendida entre 400 °C e 425 °C, permitem obter propriedades mecânicas muito satisfatórias, em particular um alongamento total superior a 14%.
[080] Testes também foram realizados para determinar a taxa mínima de resfriamento para a têmpera à temperatura de têmpera QT.
[081] As condições de tratamento térmico e as propriedades obtidas são relatadas na Tabela IV.
[082] Nesta tabela, o CR designa a taxa de arrefecimento. TABELA IV
Figure img0011
[083] Estes resultados mostram que quando a taxa de arrefecimento está abaixo de 20 °C/s, uma resistência à tração menor que 1180 MPa é obtida, enquanto as propriedades mecânicas são satisfatórias quando a taxa de arrefecimento está compreendida entre 20 °C/s e 50 °C/s.

Claims (17)

1. MÉTODO PARA PRODUZIR UMA CHAPA DE AÇO, possuindo uma microestrutura que consiste em entre 71% e 91% da soma de martensita e bainita, entre 9% e 13% de austenita retida, e no máximo 20% de ferrita, caracterizado pelo método compreender as seguintes etapas sucessivas: - fornecer uma chapa de aço laminada a frio, a composição química do aço contendo, em % em peso:
Figure img0012
o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis, - recozer a chapa de aço a uma temperatura de recozimento TA, de modo a obter uma estrutura compreendendo de 80% a 100% de austenita e de 0% a 20% de ferrita, - temperar a chapa a uma taxa de arrefecimento compreendida entre 20 °C/s e 50 °C/s até uma temperatura de têmpera QT entre 240 °C e 270 °C, - aquecer a chapa até uma temperatura de partição PT entre 440 °C e 460 °C e manter a chapa à temperatura de partição PT por um tempo de partição Pt entre 50 segundos e 250 segundos, - imediatamente após a etapa de manutenção, arrefecer a chapa até a temperatura ambiente.
2. MÉTODO PARA PRODUZIR UMA CHAPA DE AÇO, possuindo uma microestrutura que consiste em entre 71% e 91% da soma de martensita e bainita, entre 9% e 13% de austenita retida, e no máximo 20% de ferrita, caracterizado pelo método compreender as seguintes etapas sucessivas: - fornecer uma chapa de aço laminada a frio, a composição química do aço contendo, em % em peso:
Figure img0013
o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis, - recozer a chapa de aço a uma temperatura de recozimento TA, de modo a obter uma estrutura compreendendo de 80% a 100% de austenita e de 0% a 20% de ferrita, - temperar a chapa a uma taxa de arrefecimento compreendida entre 20 °C/s e 50 °C/s até uma temperatura de têmpera QT entre 290 °C e 320 °C, - aquecer a chapa até uma temperatura de partição PT entre 400 °C e 425 °C e manter a chapa à temperatura de partição PT por um tempo de partição Pt entre 50 segundos e 250 segundos, - resfriar imediatamente a chapa até a temperatura ambiente.
3. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pela etapa de fornecer dita chapa de aço laminada a frio compreender: - laminar a quente uma chapa feita de dito aço para obter uma chapa de aço laminada a quente, - enrolar dita chapa de aço laminada a quente a uma temperatura Tc compreendida entre 500 °C e 730 °C, - laminar a frio dita chapa de aço laminada a quente para obter dita chapa de aço laminada a frio.
4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pela etapa de fornecer dita chapa de aço laminada a frio compreender ainda, entre o enrolamento e a laminagem a frio, executar um recozimento por lote a uma temperatura compreendida entre 500 °C e 650 °C por um tempo entre 300 segundos e 12 horas.
5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pela etapa de fornecer dita chapa de aço laminada a frio compreender ainda, entre o enrolamento e a laminagem a frio, realizar um arrefecimento lento da chapa de aço laminada a quente a partir da temperatura de enrolamento até a temperatura ambiente por um tempo compreendido entre 5 e 7 dias.
6. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pela chapa temperada ter, imediatamente antes do aquecimento à temperatura de partição PT, uma estrutura que consiste em entre 10 e 40% de austenita, entre 60% e 90% de martensita e entre 0% e 20% de ferrita.
7. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pela composição química do aço satisfazer pelo menos uma das seguintes condições:
Figure img0014
8. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por, após a chapa ser temperada à temperatura de têmpera QT e antes da chapa ser aquecida até à temperatura de partição PT, a chapa é mantida à temperatura de têmpera QT por um tempo de retenção compreendido entre 2 segundos e 8 segundos, de preferência entre 3 segundos e 7 segundos.
9. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo tempo de partição Pt estar entre 50 e 200 segundos.
10. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pela austenita retida compreender austenita retida em bloco tendo uma razão de forma compreendida entre 2 e 4 e austenita retida do tipo filme tendo uma razão de forma compreendida entre 5 e 8.
11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pela microestrutura compreender entre 5,5% e 10,5% de austenita retida do tipo filme.
12. CHAPA DE AÇO NÃO REVESTIDA, caracterizada pela composição química do aço conter em % em peso:
Figure img0015
o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis, possuindo uma microestrutura que consiste em, em porcentagem de superfície: - entre 71% e 91% de martensita e bainita, - entre 9% e 13% de austenita retida, - no máximo 20% de ferrita, em que a austenita retida compreende austenita retida em bloco com uma razão de forma compreendida entre 2 e 4 e austenita retida do tipo filme tendo uma razão de forma compreendida entre 5 e 8, a chapa possuindo um limite elástico compreendido entre 850 e 1100 MPa, uma resistência à tração de pelo menos 1180 MPa, um alongamento total de pelo menos 14% e um índice de expansão do furo de pelo menos 30%.
13. CHAPA DE AÇO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo índice de expansão do furo HER ser superior a 40%.
14. CHAPA DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 13, caracterizada pela composição química do aço satisfazer pelo menos uma das seguintes condições:
Figure img0016
15. CHAPA DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizada pelo teor de C CRA% na austenita retida estar compreendido entre 0,9% e 1,2%.
16. CHAPA DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 15, caracterizada pela microestrutura compreender entre 5,5% e 10,5% de austenita retida do tipo filme.
17. CHAPA DE AÇO, caracterizada pela composição química do aço conter em % em peso:
Figure img0017
Figure img0018
o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis, possuindo uma microestrutura que consiste em, em porcentagem de superfície: - entre 71% e 91% de martensita e bainita, - entre 9% e 13% de austenita retida, - no máximo 20% de ferrita, em que a austenita retida compreende austenita retida em bloco com uma razão de forma compreendida entre 2 e 4 e austenita retida do tipo filme tendo uma razão de forma compreendida entre 5 e 8, a chapa possuindo um limite elástico compreendido entre 850 e 1100 MPa, uma resistência à tração de pelo menos 1180 MPa, um alongamento total de pelo menos 14% e um índice de expansão do furo HER de pelo menos 30%, - chapa sendo revestida com um revestimento metálico fabricado por galvanoplastia ou processo de deposição a vácuo.
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