BR112018012133B1 - Método para produzir uma chapa de aço, processo para produzir uma solda por ponto de resistência, chapa de aço, estrutura soldada, uso de uma chapa de aço e uso de uma estrutura soldada - Google Patents

Método para produzir uma chapa de aço, processo para produzir uma solda por ponto de resistência, chapa de aço, estrutura soldada, uso de uma chapa de aço e uso de uma estrutura soldada Download PDF

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Abstract

método para produzir uma chapa de aço, processo para produzir uma solda por ponto de resistência, chapa de aço, estrutura soldada, uso de uma chapa de aço e uso de uma estrutura soldada um método para produzir uma chapa de aço, 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: 0,15% = c = 0,23%, 1,4% = mn = 2,6%, 0,6% = si = 1,5%, 0,02% = al = 1,0%, com 1,0% = si + al = 2,0%, 0 = nb = 0,035%, 0 = mo = 0,3%, 0 = cr = 0,3%, o restante sendo fe e impurezas inevitáveis; recozer a chapa de aço a uma temperatura de recozimento ta compreendida entre ac1 e ac3 de modo a obter uma estrutura compreendendo pelo menos 40% de austenita e pelo menos 40% de ferrita intercrítica; temperar a chapa a partir de uma temperatura de pelo menos 600 °c a uma taxa de arrefecimento de pelo menos 20 °c/s até uma temperatura de têmpera qt compreendida entre 180 °c e 260 °c; aquecer a chapa até uma temperatura de partição pt entre 375 °c e 470 °c e manter a chapa a esta temperatura de partição pt durante um tempo de partição pt compreendido entre 25 segundos e 440 segundos, estando o tempo de partição pt compreendido entre 100 segundos e 440 segundos se a temperatura de partição pt está compreendida entre 375 °c e 400 °c, e compreendido entre 25 segundos e 150 segundos se a temperatura de partição pt estiver compreendida entre 450 °c e 470 °c; arrefecer a chapa até a temperatura ambiente; em que a chapa de aço possui uma microestrutura final que consiste, em fração de área, em: pelo menos 11% de martensita temperada; entre 10% e 20% de austenita retida; entre 40% e 60% de ferrita; no máximo 6% de martensita fresca; no máximo 18% de bainita.

Description

[001] A presente invenção se refere a um método para produzir uma chapa de aço de alta resistência tendo ductilidade e formabilidade melhoradas e a uma chapa obtida com este método.
[002] Para fabricar vários equipamentos, tais como partes de membros estruturais da carroceria e painéis de carroceria para veículos automotores, é conhecido o uso de chapas feitas de aços DP (dupla fase) ou aços TRIP (plasticidade induzida por transformação).
[003] É também conhecido o uso de aços com uma estrutura bainítica, livres de precipitados de carbonetos, com austenita retida, contendo cerca de 0,2% de C, cerca de 2% de Mn, cerca de 1,7% de Si com um limite elástico de cerca de 750 MPa, uma resistência à tração de cerca de 980 MPa, um alongamento total de cerca de 8%. Estas chapas são produzidas em linhas de recozimento contínuo, arrefecendo a partir de uma temperatura de recozimento maior do que o ponto de transformação Ac3, até uma temperatura de retenção acima do ponto de transformação Ms e mantendo a chapa na temperatura durante um determinado tempo.
[004] Por exemplo, o documento JP 2012041573 revela um método para fabricar uma chapa de aço TRIP, compreendendo 10% a 93% da soma de ferrita e bainita, 5% a 30% de austenita retida, 5% a 20% de martensita e até 5% de perlita. Este método compreende as etapas de recozimento de uma chapa de aço laminada a quente ou laminada a frio, arrefecimento da chapa de aço até uma temperatura de parada de arrefecimento e retenção da chapa a esta temperatura durante de 1 segundo a 1000 segundos. Durante a retenção na temperatura de parada de arrefecimento, a austenita primeiramente se transforma parcialmente em bainita. Então, as partições de carbono da bainita para a austenita. No entanto, de acordo com os exemplos de JP 2012041573, não é formada martensita após o arrefecimento até à temperatura de parada de arrefecimento e antes da retenção a esta temperatura. Como resultado, a martensita presente na estrutura, resultante do resfriamento final, não é particionada e retém um teor relativamente alto de C, levando a um alto limite elástico e uma formabilidade insatisfatória.
[005] 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 limite elástico e resistência à tração melhorados. Mas essas chapas também devem ter uma boa ductilidade e uma boa formabilidade e, mais especificamente, uma boa capacidade de flange (flangeability) por estiramento.
[006] A este respeito, é desejável ter chapas revestidas ou não revestidas com uma resistência à tração TS de pelo menos 980 MPa, um alongamento total TE de pelo menos 16%, preferencialmente, de pelo menos 17%, ainda preferivelmente pelo menos 18%, e um índice de expansão do furo HER (hole expansion ratio) de mais de 20%. 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. Deve-se ressaltar que, devido às diferenças nos métodos de medição, em particular devido a diferenças nas geometrias das amostras utilizadas, os valores do alongamento total TE, de acordo com a norma ISO, são muito diferentes e são, em particular, inferiores aos valores do alongamento total medidos de acordo com a norma JIS Z 2201-05. O índice de expansão do furo HER é medido de acordo com a norma ISO 16630: 2009. Devido a diferenças nos métodos de medição, os valores do índice de expansão do furo HER, de acordo com a norma ISO 16630: 2009, 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).
[007] É também desejável ter chapas de aço revestidas ou não revestidas possuindo propriedades ou características mecânicas, como mencionado acima, em uma faixa de espessura de 0,7 a 3 mm, e mais preferencialmente na faixa de 0,8 a 2 mm.
[008] Portanto, a presente invenção visa fornecer uma chapa com as características e propriedades mecânicas mencionadas acima e um método para produzi-la.
[009] Para este propósito, a invenção se refere a um método para produzir uma chapa de aço com uma resistência à tração de pelo menos 980 MPa, um alongamento total de acordo com a norma ISO 6892-1 de pelo menos 16% e um índice de expansão do furo HER de acordo com a norma ISO 16630:2009 de pelo menos 20%, 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: 0,15% < C < 0,23% 1,4% <Mn < 2,6%, 0,6% < Si < 1,5% 0,02% < Al < 1,0%, com 1,0% < Si + Al < 2,0%, 0 < Nb < 0,035%, 0 < Mo < 0,3%, 0 < Cr < 0,3%, o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis, - recozer a chapa de aço a uma temperatura de recozimento TA compreendida entre Ac1 e Ac3 de modo a obter uma estrutura compreendendo pelo menos 40% de austenita e pelo menos 40% de ferrita intercrítica, - temperar a chapa a partir de uma temperatura de pelo menos 600 °C a uma taxa de arrefecimento de pelo menos 20 °C/s até uma temperatura de têmpera QT compreendida entre 180 °C e 260 °C, - aquecer a chapa até uma temperatura de partição PT entre 375 °C e 470 °C e manter a chapa a esta temperatura de partição PT durante um tempo de partição Pt compreendido entre 25 segundos e 440 segundos, estando o tempo de partição Pt compreendido entre 100 segundos e 440 segundos se a temperatura de partição PT está compreendida entre 375 °C e 400 °C, e compreendido entre 25 segundos e 150 segundos se a temperatura de partição PT estiver compreendida entre 450 °C e 470 °C, - arrefecer a chapa até a temperatura ambiente; em que a chapa de aço possui uma microestrutura final que consiste, em fração de área, em: - pelo menos 11% de martensita revenida; a martensita revenida possuindo um teor de C de, no máximo, 0,45%, - entre 10% e 20% de austenita retida, - entre 40% e 60% de ferrita, - no máximo 5% de martensita fresca, - no máximo 18% de bainita.
[010] A bainita inclui bainita inferior.
[011] De preferência, a martensita revenida tem um teor de C de no máximo 0,03%.
[012] De preferência, a chapa temperada tem, imediatamente antes do aquecimento para a temperatura de partição PT, uma estrutura consistindo, em fração de área, entre 40% e 60% de ferrita, pelo menos 15% de austenita retida, pelo menos 11% de martensita e no máximo 18% de bainita inferior.
[013] De acordo com uma forma de realização, o método compreende, entre a etapa de recozimento e a etapa de têmpera, uma etapa de arrefecimento lento da chapa até uma temperatura superior ou igual a 600 °C a uma taxa de arrefecimento inferior a 10 °C/s.
[014] Nesta forma de realização, a ferrita compreende, em fração de área em relação a toda a estrutura, entre 40% e 60% de ferrita intercrítica e entre 0% e 15% de ferrita de transformação, sendo dita ferrita de transformação formada durante a etapa de arrefecimento lento, entendendo-se que a fração de ferrita, que é a soma das frações de ferrita intercrítica e de ferrita de transformação, está compreendida entre 40% e 60%.
[015] De acordo com uma forma de realização particular, a etapa de fornecer dita 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, - bobinar dita chapa de aço laminada a quente a uma temperatura Tc compreendida entre 400 °C e 750 °C, - executar um recozimento por lote a uma temperatura THBA compreendida entre 500 °C e 700 °C durante um período compreendido entre 2 e 6 dias, - laminar a frio dita chapa de aço laminada a quente para obter dita chapa de aço laminada a frio.
[016] De preferência, após a chapa ser temperada até a temperatura de têmpera QT e antes da chapa ser aquecida até a 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.
[017] De preferência, a composição química do aço satisfaz pelo menos uma das seguintes condições: C > 0,17%, C < 0,21%, Mn > 1,9%, Mn < 2,5%, 0,010% <Nb, Mo < 0,05% ou Mo > 0,1 %, Cr < 0,05% ou Cr > 0,1%.
[018] De acordo com uma primeira forma de realização particular, entre a manutenção da chapa na temperatura de partição PT e o arrefecimento da chapa à temperatura ambiente, a chapa de aço é revestida por imersão a quente a uma temperatura não mais de 480 °C, a temperatura de partição PT está compreendida entre 400 °C e 470 °C e o tempo de partição Pt está compreendido entre 25 segundos e 150 segundos.
[019] De acordo com uma segunda forma de realização particular, após a manutenção da chapa na temperatura de partição PT, a chapa é imediatamente arrefecida até à temperatura ambiente, a temperatura de partição PT está compreendida entre 375 °C e 450 °C e o tempo de partição Pt está compreendido entre 100 segundos e 440 segundos.
[020] Nesta forma de realização, após a etapa de arrefecer a chapa de aço até à temperatura ambiente, a chapa de aço é, por exemplo, revestida por um método eletroquímico ou através de um processo de revestimento a vácuo.
[021] Por exemplo, a chapa de aço é revestida com Zn ou uma liga de Zn.
[022] De acordo com uma forma de realização particular, a composição química do aço é tal que C + Si/10 < 0,30% e Al > 6 (C + Mn/10) - 2,5%.
[023] Nesta forma de realização, a composição química do aço é de preferência tal que 0,6% < Si < 1,3% e 0,5% < Al < 1,0%, ainda preferivelmente, tal que 0,7% < Si < 1,0% e 0,7% < Al < 1,0%.
[024] De acordo com outra forma de realização particular, a composição química do aço é tal que 1,0% < Si < 1,5% e 0,02% < Al < 0,5%.
[025] A invenção também se refere a um processo para produzir uma solda por ponto de resistência de pelo menos duas chapas de aço, em que dito processo compreende: - produzir uma primeira chapa de aço por um método de acordo com a invenção, revestida com Zn ou uma liga de Zn, e tal que C + Si/10 < 0,30% e Al > 6 (C + Mn/10) -2,5%, - fornecer uma segunda chapa de aço com uma composição tal que C + Si/10 < 0,30% e Al > 6 (C + Mn/10) -2,5%, - soldar por ponto de resistência dita primeira chapa de aço à dita segunda chapa de aço.
[026] De preferência, a segunda chapa de aço é de acordo com a invenção e é revestida com Zn ou uma liga de Zn.
[027] A invenção também se refere a uma chapa de aço, em que a composição química do aço contém em % em peso: 0,15% < C < 0,23% 1,4% < Mn < 2,6%, 0,6% < Si < 1,5% 0,02% < Al < 1,0%, com 1,0% < Si + Al < 2,0%, 0 < Nb < 0,035%, 0 < Mo < 0,3%, 0 < Cr < 0,3%, o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis, dita chapa de aço com uma microestrutura que consiste, em fração de área, em: - pelo menos 11% de martensita revenida; a martensita revenida possuindo um teor de C de, no máximo, 0,45%, - entre 10% e 20% de austenita retida, - entre 40% e 60% de ferrita, - no máximo 6% de martensita fresca, - no máximo 18% de bainita.
[028] A bainita inclui bainita inferior.
[029] De preferência, a martensita revenida tem um teor de C de no máximo 0,03%.
[030] De acordo com uma forma de realização, a ferrita compreende, em relação a toda a estrutura, entre 40% e 60% de ferrita intercrítica e entre 0% e 15% de ferrita de transformação.
[031] De preferência, o teor de C na austenita retida está compreendido entre 0,9% e 1,2%.
[032] De preferência, a chapa de aço tem um limite elástico de pelo menos 550 MPa, uma resistência à tração de pelo menos 980 MPa, um alongamento total de acordo com a ISO 6892-1 de pelo menos 16% e um índice de expansão do furo de acordo com a norma ISO 16630: 2009 HER de pelo menos 20%.
[033] Ainda preferivelmente, o limite elástico está compreendido entre 550 e 860 MPa. Especialmente, um limite elástico abaixo de 860 MPa permite garantir uma excelente formabilidade.
[034] A composição química do aço preferencialmente satisfaz pelo menos uma das seguintes condições: C > 0,17%, C < 0,21%, Mn > 1,9%, Mn < 2,5%, Mo < 0,05% ou Mo > 0,1%, 0,010% <Nb , Cr < 0,05% ou Cr > 0,1%.
[035] De acordo com uma forma de realização particular, a composição química do aço é tal que C + Si/10 < 0,30% e Al > 6 (C + Mn/10) - 2,5%.
[036] Nesta forma de realização, a composição química do aço é de preferência tal que 0,6% < Si < 1,3% e 0,5% < Al < 1,0%, ainda preferivelmente tal que 0,7% < Si <1,0% e 0,7% < Al < 1,0%.
[037] De acordo com outra forma de realização particular, a composição química do aço é tal que 1,0% < Si < 1,5% e 0,02% <Al < 0,5%.
[038] A chapa de aço é, por exemplo, revestida com Zn ou uma liga de Zn, sendo o revestimento resultante de um revestimento a uma temperatura inferior a 480 °C.
[039] De preferência, a espessura de dita chapa de aço está compreendida entre 0,7 e 3 mm, de preferência entre 0,8 e 2 mm.
[040] A invenção também se refere a uma estrutura soldada que compreende pelo menos dez soldas por ponto de resistência de pelo menos duas chapas de aço, em que uma primeira chapa de aço é de acordo com a invenção, revestida com Zn ou uma liga Zn e tal que C + Si/10 < 0,30 % e Al >6 (C + Mn/10) -2,5%, e uma segunda chapa de aço tem uma composição tal que C + Si/10 < 0,30% e Al > 6 (C + Mn/10) -2,5%, o número médio de fissuras por solda por ponto de resistência é inferior a 6.
[041] De preferência, a segunda chapa de aço está de acordo com a invenção e é revestida com Zn ou uma liga de Zn.
[042] A invenção se refere ainda ao uso de uma chapa de aço produzida de acordo com o método da invenção, ou de uma chapa de aço de acordo com a invenção, para a fabricação de peças estruturais em veículos motorizados.
[043] A invenção se refere ainda ao uso de uma solda por ponto de resistência fabricada de acordo com o processo da invenção, ou de uma estrutura soldada de acordo com a invenção, para a fabricação de peças estruturais em veículos motorizados.
[044] A invenção será agora descrita em detalhes com referência à Figura anexa, mas sem introduzir limitações.
[045] A composição do aço de acordo com a invenção compreende, em porcentagem em peso: - 0,15% a 0,23% de carbono para garantir uma resistência satisfatória e melhorar a estabilidade da austenita retida, que é necessária para obter um alongamento suficiente. De preferência, o teor de carbono é superior ou igual a 0,17% e/ou inferior ou igual a 0,21%. Se o teor de carbono for muito alto, chapa laminada a quente é muito dura para laminação a frio e a soldabilidade é insuficiente. Se o teor de carbono for inferior a 0,15%, a resistência à tração não atingirá 980 MPa. - 1,4% a 2,6% de manganês. O mínimo é definido para ter uma temperabilidade suficiente para obter uma microestrutura contendo pelo menos 11% de martensita revenida e uma resistência à tração de mais de 980 MPa. O máximo é definido para evitar problemas de segregação que são prejudiciais para a ductilidade. De preferência, o teor de manganês é superior ou igual a 1,9% e/ou inferior ou igual a 2,5%. - 0,6% a 1,5% de silício e 0,02% a 1,0% de alumínio, sendo a soma dos teores de silício e alumínio compreendida entre 1,0% e 2,0%.
[046] Uma certa quantidade de alumínio é combinada com oxigênio como Al2O3 e com nitrogênio como AlN; esta quantidade depende do teor de O e N e permanece inferior a 0,025%. O restante, se existir, não é combinado e consiste em “alumínio livre”.
[047] O alumínio que é combinado com o oxigênio resulta da desoxidação no estágio líquido. É prejudicial para as propriedades de ductilidade e, portanto, seu teor deve ser limitado tanto quanto possível.
[048] O alumínio que é combinado com o nitrogênio retarda o crescimento de grãos austeníticos durante o recozimento. O nitrogênio é um elemento residual resultante da fundição e é inferior a 0,010% na chapa de aço.
[049] Após aquecimento na faixa austenítica, os inventores descobriram que o Si e o Al livre estabilizam a austenita retardando a formação de carbonetos. Isto ocorre, em particular, se a chapa de aço é arrefecida a uma temperatura de modo a obter uma transformação martensítica parcial, e imediatamente reaquecida e mantida a uma temperatura PT durante a qual o carbono é redistribuído de martensita para austenita. Se as adições de teor de Si e de Al livre estiverem em quantidade suficiente, a redistribuição de carbono ocorre sem precipitação significativa de carbonetos. Para este efeito, o Si + Al tem que ser superior a 1,0% em peso (mas inferior a 2,0%). Além disso, o Si fornece um endurecimento de solução sólida e melhora o índice de expansão do furo. Mas o teor de Si tem que ser limitado a 1,5% para evitar a formação de óxidos de silício na superfície da chapa, o que seria prejudicial para a capacidade de revestimento (coatability).
[050] Além disso, os inventores descobriram que quando Si/10 > 0,30% - C (Si e C sendo expressos em percentagem em peso), devido ao LME (fenômeno de fragilização por metal líquido), o silício é prejudicial à solda a pontos das chapas revestidas e particularmente para chapas galvanizadas ou recozidas após galvanização (galvannealed) ou eletro-galvanizadas. A ocorrência de LME causa fissuras nos limites de grãos nas zonas afetadas pelo calor e no metal de solda das juntas soldadas. Portanto, (C + Si/10) deve ser mantido menor ou igual a 0,30%, especialmente se a chapa for revestida.
[051] Eles também descobriram que, para reduzir a ocorrência de LME, para o domínio de composição que é considerado, o teor de Al tem que ser maior ou igual a 6 (C + Mn/10) - 2,5%.
[052] Assim, de acordo com uma primeira forma de realização, particularmente quando não é provável que LME apareça, Al é adicionado apenas para desoxidar ou opcionalmente para controlar o crescimento dos grãos austeníticos durante o recozimento, sendo o seu teor menor ou igual a 0,5%, por exemplo inferior a 0,1 %, mas pelo menos 0,020%. De acordo com esta primeira forma de realização, o teor de Si está entre 1,0% e 1,5%. Nesta forma de realização, C + Si/10 pode ser, por exemplo, superior a 0,30%.
[053] De acordo com uma segunda forma de realização, particularmente quando o problema de LME tem que ser considerado, em particular quando a chapa é revestida com ligas de Zn ou Zn, C + Si/10 tem que ser menor ou igual a 0,30%. Isso significa que Si deve permanecer inferior a 1,0%, pelo menos, quando C é maior que 0,2%. Assim, Al é adicionado em quantidades mais importantes a fim de substituir pelo menos parcialmente Si para estabilizar a austenita e reduzir a sensibilidade de LME quando os teores de C e/ou Mn são muito altos. Nesta segunda forma de realização, o teor de Al é tal que Al > 6 (C + Mn/10) - 2,5% e Si + Al > 1,0%; portanto, o Al está preferencialmente compreendido entre 0,5% e 1,0% e o Si está compreendido entre 0,6% e 1,3%, de preferência 0,7% e 1%. De preferência, o teor de Al é superior ou igual a 0,7%. No entanto, o teor de Al é limitado a 1,0%, a fim de evitar o aumento da temperatura de transformação Ac3, o que implicaria um custo mais elevado aquecendo a alta temperatura para obter austenitização da chapa de aço na etapa de recozimento. - Opcionalmente, de 0,010% a 0,035% de nióbio, a fim de refinar os grãos de austenita durante a laminação a quente e proporcionar fortalecimento da precipitação durante o tratamento térmico final. Um teor de Nb de 0,010% a 0,035% torna possível obter níveis de limite elástico e alongamento satisfatórios, em particular um limite elástico de pelo menos 550 MPa, e mesmo sempre de pelo menos 600 MPa quando as chapas não são revestidas por imersão a quente. - 0% a 0,3% de molibdênio e/ou 0% a 0,3% de cromo. Mo e Cr podem ser adicionados para aumentar a temperabilidade e para estabilizar a austenita retida, a fim de reduzir fortemente a decomposição da austenita durante a partição. De acordo com uma forma de realização, o molibdênio e o cromo podem ser mantidos apenas em um nível baixo, e o seus teores podem ser inferiores a 0,05% cada, um teor inferior a 0,05% correspondendo à presença de Cr ou Mo como elementos residuais. Quando Mo e/ou Cr são voluntariamente adicionados, seus teores são de pelo menos 0,1%.
[054] O restante é de ferro e elementos residuais resultantes da fabricação do aço. A este respeito, Ni, Cu, Ti, V, B, S, P e N, pelo menos, são considerados como elementos residuais que são impurezas inevitáveis. Portanto, seus teores são menores que 0,05% para Ni, 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 Ti é limitado a 0,05% porque acima desse valor, os carbonitretos de grande tamanho precipitariam principalmente no estágio líquido, e a formabilidade da chapa de aço diminuiria, tornando o objetivo de 17% para o alongamento total mais difícil de alcançar.
[055] Quando as chapas são revestidas com ligas de Zn ou Zn, a soldabilidade a ponto pode ser afetada pelo fenômeno LME (fragilização por metal líquido).
[056] A sensibilidade de um determinado aço a este fenômeno pode ser avaliada por um ensaio de tração realizado em alta temperatura. Em particular, este ensaio de tração a quente pode ser realizado utilizando um simulador térmico Gleeble RPI, sendo este dispositivo conhecido per se na arte.
[057] Este ensaio, denominado “Teste Gleeble LME”, é descrito da seguinte forma: - Amostras de chapas revestidas com espessura de 0,7 mm a 3 mm são submetidas a ensaios de tração a alta temperatura para determinar qual é o deslocamento crítico mínimo para o qual ocorrem fissuras ao redor da zona soldada. As amostras que são cortadas na chapa têm uma zona calibrada que tem 10 mm de comprimento e 10 mm de largura e cabeças com 40 mm de comprimento e 30 mm de largura, sendo o raio de curvatura entre as cabeças e a peça calibrada de 5 mm. - Os testes de tração a alta temperatura são realizados por aquecimento rápido (1000 °C/s) de cada amostra, mantendo a amostra a uma temperatura predeterminada e submetendo a amostra aquecida a um alongamento ou deslocamento predeterminado, em seguida esfriando a amostra ao ar, sendo o alongamento ou deslocamento mantidos. Após o resfriamento, as amostras são observadas para determinar se há fissura de LME ou não. É determinado que a amostra tem uma fissura se pelo menos uma fissura de pelo menos 2 mm for formada na amostra. - Os testes são feitos em uma pluralidade de temperaturas predeterminadas, como 700 °C, 750 °C, 800 °C, 850 °C, 900 °C e 950 °C, e com alongamentos ou deslocamentos de 0,5 mm, 0,75 mm, 1 mm, 1,25 mm, 1,5 mm, 1,75 mm, 2 mm e assim por diante; os alongamentos ou deslocamentos são os alongamentos ou deslocamentos das mandíbulas mantendo as amostras no simulador Gleeble. - O deslocamento crítico para o início de fissuras é relatado e o deslocamento crítico mínimo, ou seja, o deslocamento mínimo para o qual ocorre fissuras, é determinado para a faixa de temperatura considerada.
[058] Geralmente, considera-se que quando o deslocamento crítico mínimo é menor que 1,5 mm a uma temperatura entre 700 °C e 800 °C, a probabilidade de ocorrência de LME em soldagem a ponto por resistência é alta e quando o deslocamento crítico mínimo é pelo menos 1,5 mm, a probabilidade de observar muitas fissuras LME na soldagem a ponto por resistência é baixa.
[059] A este respeito, os inventores descobriram que para aços correspondentes à presente invenção ou similares a estes aços, se a composição é tal que (C + Si/10) é menor ou igual a 0,30%, e Al é maior que ou igual a 6(C + Mn/10) -2,5%, o deslocamento crítico mínimo é de pelo menos 1,5 mm e quando (C + Si/10) é maior que 0,30% e/ou Al é menor que 6 (C + Mn/10) -2,5%, o deslocamento crítico mínimo é inferior a 1,5 mm e até inferior a 1 mm.
[060] Como exemplos, os testes Gleeble LME foram feitos com aços com as seguintes composições: S1: C = 0,226%, Mn = 2,01%, Si = 0,716, Al = 0,802%, Cr = 0,097% S2: C = 0,204%, Mn = 2,07%, Si = 1,44%, Al = 0,033%, Cr = 0,341%
[061] Para S1, C + Si/10 = 0,2976% e o deslocamento crítico mínimo é de 2,25 mm.
[062] Para S2, C + Si/10 = 0,4412% e o deslocamento crítico mínimo é de 0,9 mm.
[063] Outro método para avaliar a soldabilidade a ponto das chapas revestidas é um “teste de solda a pontos LME” que permite determinar a probabilidade de se ter soldas com fissuras entre um número importante de soldas a ponto por resistência, por exemplo em uma produção industrial de produtos que compreendem peças que são montadas por solda por ponto de resistência, tais como, por exemplo, carrocerias de automóveis.
[064] Este “teste de solda a pontos LME” é derivado do teste de vida útil do eletrodo para solda a ponto por resistência, em que uma pluralidade de soldas por ponto de resistência, por exemplo 30, são realizadas em três chapas sobrepostas: a chapa a ser testada e duas chapas suporte feitas de chapas galvanizadas de baixo teor de carbono, por exemplo, DX54D+Z de acordo com EN 10346. As espessuras das chapas são de 1,6 mm e as soldas por ponto de resistência são feitas de acordo com a Norma ISO 18278-2 para conjuntos heterogêneos. Os parâmetros são: - diâmetro da ponta do eletrodo: 8 mm, - força de soldagem: 4,5 kN, - tempo de soldagem: 3 pulsos de 180 ms separados por períodos de 40 ms (tempo a frio), - tempo de retenção: 400 ms.
[065] Para este teste, a fim de determinar a eventual ocorrência de fissuras nas soldas por ponto de resistência, as amostras são cortadas e polidas. As soldas por ponto de resistência são então gravadas com ácido pícrico e observadas ao microscópio, por exemplo, com uma ampliação de 200x, para determinar o número de fissuras em cada solda por ponto de resistência e a soma do comprimento das fissuras em cada solda a ponto por resistência.
[066] Para os exemplos S1 e S2, as proporções do número de fissuras para cada solda por ponto de resistência são as seguintes: - S1: Teste Gleeble LME > 1,5 mm, 80% das soldas por ponto de resistência têm menos de 10 fissuras, 0% têm 20 ou mais fissuras, - S2: Teste Gleeble LME < 1,5 mm, apenas 40% das soldas por ponto de resistência têm menos de 10 fissuras e 30% têm 20 ou mais fissuras.
[067] Se o número médio de fissuras em cada solda por ponto de resistência for considerado, os resultados serão os seguintes: - S1: o número médio de fissuras em cada solda por ponto de resistência é 5, - S2: o número médio de fissuras em cada solda por ponto de resistência é 10.
[068] A chapa laminada a quente com uma espessura entre 2 e 5 mm pode ser produzida de um modo conhecido a partir da composição de aço da invenção acima mencionada. Como exemplo, a temperatura de reaquecimento antes da laminação pode estar compreendida entre 1200 °C e 1280 °C, preferivelmente cerca de 1250 °C, a temperatura de laminação final está preferivelmente compreendida entre Ar3 e 950 °C e preferivelmente superior a 850 °C; o enrolamento é realizado a uma temperatura preferencialmente compreendida entre 400 °C e 750 °C. De preferência, se Si > 1,0%, a temperatura de enrolamento é inferior ou igual a 550 °C.
[069] Após o enrolamento, a chapa tem uma estrutura ferrítico- perlítica ou ferrítico-perlítica-bainítica.
[070] Após o enrolamento, a chapa é opcionalmente recozida por lote a fim de reduzir a dureza da chapa de aço e, portanto, melhorar a capacidade de laminação a frio da chapa de aço enrolada e laminada a quente.
[071] Por exemplo, a chapa de aço enrolada e laminada a quente é recozida por lote a uma temperatura entre 500 °C e 700 °C, por exemplo entre 550 °C e 650 °C, durante um tempo entre 2 e 6 dias, preferencialmente entre 3 e 5 dias. Este tempo inclui o aquecimento para a temperatura de recozimento por lote e o arrefecimento da temperatura de recozimento por lote para a temperatura ambiente.
[072] Este recozimento por lote é preferencialmente realizado na primeira forma de realização da composição de aço, em particular se o aço compreende mais de 1,0% de Si. Na segunda forma de realização da composição, a etapa de recozimento por lote pode ser omitida.
[073] A chapa pode ser decapada e laminada a frio para obter uma chapa laminada a frio com uma espessura entre 0,7 mm e 3 mm, por exemplo na faixa de 0,8 a 2 mm.
[074] Em seguida, a chapa é tratada termicamente em uma linha de recozimento contínua ou, se a chapa for revestida por imersão a quente, é preferivelmente tratada em uma linha combinada de recozimento contínuo e revestimento por imersão a quente.
[075] O tratamento térmico e o revestimento opcional compreendem as etapas de: - Recozer a chapa a uma temperatura de recozimento TA compreendida entre Ac1 e Ac3 e, de tal modo que, no final da etapa de recozimento, o aço tenha uma estrutura que consiste em austenita e ferrita intercrítica, sendo a fração de austenita de pelo menos 40% e fração de ferrita intercrítica sendo pelo menos 40%. Ac1 e Ac3 designam respectivamente a temperatura de início e o final da transformação em austenita durante a etapa de aquecimento. Um técnico no assunto sabe como determinar a temperatura de recozimento TA a partir de testes de dilatometria ou utilizando fórmulas semi-empíricas.
[076] A chapa é mantida à temperatura de recozimento, ou seja, mantida entre TA - 5 °C e TA + 5 °C, para um tempo de recozimento tA de preferência superior a 30 segundos, ainda preferencialmente superior a 80 segundos, mas que não precisa ser superior a 300 segundos. - Opcionalmente, arrefecer lentamente a chapa a partir da temperatura de recozimento TA para uma temperatura de parada de arrefecimento, a uma taxa de arrefecimento inferior a 10 °C/s, preferencialmente inferior a 5 °C/s, para formar ferrita de transformação sem formar perlita ou bainita, a fim de obter uma fração de ferrita (ferrita intercrítica + ferrita de transformação) compreendida entre 40% e 60%. Essa etapa de arrefecimento lento visa a formação de ferrita, em especial se a fração de ferrita intercrítica for menor que 40%. Nesse caso, a fração de ferrita formada durante o arrefecimento lento é maior ou igual a 40%-IF, IF sendo a fração de ferrita intercrítica e menor ou igual a 60%-IF. Se a fração de ferrita intercrítica for de pelo menos 40%, o arrefecimento lento é opcional. Em qualquer caso, a fração de ferrita formada durante o arrefecimento lento é menor ou igual a 60% -IF, de modo que a fração de ferrita permanece no máximo 60%. Mais geralmente, a fração de ferrita formada durante o arrefecimento lento, se realizado, está compreendida entre 0% e 15%, de preferência pelo menos 2% e/ou no máximo 5%. A temperatura de parada de arrefecimento é superior à temperatura Ms da austenita da estrutura e, de preferência, compreendida entre 750 °C e 600 °C. Um técnico no assunto sabe como determinar a referida temperatura Ms. De fato, uma temperatura de parada de arrefecimento superior a 750 °C não permite a formação de ferrita suficiente, enquanto uma temperatura de parada de arrefecimento inferior a 600 °C pode levar à formação de bainita. A ferrita que pode ser formada durante a etapa de arrefecimento lento, denominada no que se segue “ferrita de transformação”, é diferente da ferrita intercrítica que permanece na estrutura no final da etapa de recozimento. Em particular, ao contrário da ferrita de transformação, a ferrita intercrítica é poligonal. Além disso, a ferrita de transformação é enriquecida em carbono e manganês, ou seja, possui teores de carbono e manganês que são mais altos que os teores de carbono e manganês da ferrita intercrítica. A ferrita intercrítica e a ferrita de transformação podem, portanto, ser diferenciadas observando-se uma micrografia com um microscópio FEG-TEM usando elétrons secundários, após a gravação com metabissulfito. Na micrografia, como mostrado na figura, a ferrita intercrítica aparece em cinza médio, enquanto a ferrita de transformação aparece em cinza escuro, devido aos seus teores mais altos de carbono e manganês. Na figura, IF designa a ferrita intercrítica, TF designa a ferrita de transformação, FM designa a martensita fresca e RA designa a austenita retida. Para cada composição particular do aço, um técnico no assunto sabe como determinar com precisão as condições de arrefecimento lento adequadas para obter a fração de ferrita de transformação desejada. A formação da ferrita de transformação permite controlar com mais precisão a fração de área da ferrita na estrutura final e, assim, fornecer robustez. - Imediatamente após a etapa de recozimento ou arrefecimento lento, temperar a chapa arrefecendo a partir de uma temperatura de pelo menos 600 °C até uma temperatura de têmpera QT menor do que o ponto de transformação Ms da austenita restante após o recozimento e arrefecimento lento, à taxa de arrefecimento rápido o suficiente para evitar a formação de ferrita e bainita superior e granular. A taxa de arrefecimento é de preferência superior a 20 °C/s, ainda preferencialmente superior a 50 °C/s. Para cada composição particular do aço e de cada estrutura, um técnico no assunto sabe como determinar o ponto de transformação Ms da austenita remanescente após o recozimento e arrefecimento lento. Ele também sabe como determinar a temperatura de têmpera adaptada para obter uma estrutura desejada, logo após a têmpera, consistindo entre 40% e 60% da soma da ferrita intercrítica e ferrita de transformação, pelo menos 15% de austenita, preferivelmente entre 15% e 35%, pelo menos 11% de martensita, preferivelmente entre 11% e 40% de martensita, e no máximo 18% de bainita inferior. Geralmente, a temperatura de têmpera fica entre 180 °C e 260 °C. Se a temperatura de têmpera QT for menor que 180 °C, a fração de martensita revenida (ou particionada) na estrutura final é muito alta para estabilizar uma quantidade suficiente de austenita retida acima de 10%, de modo que o alongamento total não atinge 16% . Além disso, se a temperatura de têmpera QT for superior a 260 °C, a fração de martensita revenida é muito baixa para obter a resistência à tração desejada. De preferência, a temperatura de têmpera QT está compreendida entre 200 °C e 250 °C. - Manter, opcionalmente, a chapa temperada à temperatura de têmpera QT durante um tempo de retenção compreendido entre 2 segundos e 8 segundos, preferencialmente entre 3 segundos e 7 segundos. - Reaquecer a chapa a partir da temperatura de têmpera até uma temperatura de partição PT entre 375 °C e 470 °C, e manter a chapa à temperatura de partição PT durante um tempo de partição Pt compreendido entre 25 segundos e 440 segundos. Durante esta etapa de partição, o carbono é particionado, isto é, difunde-se da martensita para a austenita, que é assim enriquecida em carbono. O tempo de partição Pt depende da temperatura de partição PT. Especialmente, o tempo de partição Pt está compreendido entre 100 segundos e 440 segundos se a temperatura de partição PT estiver compreendida entre 375 °C e 400 °C, compreendido entre 25 segundos e 440 segundos se a temperatura de partição PT estiver compreendida entre 400 °C e 450 °C, e compreendido entre 25 segundos e 150 segundos se a temperatura de partição PT estiver compreendida entre 450 °C e 470 °C. A taxa de reaquecimento pode ser alta quando o reaquecimento é realizado por aquecimento por indução, por exemplo, entre 6 e 13 °C/s.
[077] Em uma primeira forma de realização, a chapa é imediatamente arrefecida até à temperatura ambiente após a etapa de partição, sem ser revestida por imersão a quente. Nesta primeira forma de realização, a temperatura de partição PT está compreendida entre 375 °C e 450 °C, e preferivelmente entre 400 °C e 450 °C, e o tempo de partição Pt está compreendido entre 100 segundos e 440 segundos, preferivelmente entre 170 segundos e 430 segundos. Uma temperatura de partição PT compreendida entre 375 °C e 450 °C e um tempo de partição Pt compreendido entre 100 segundos e 440 segundos torna possível obter um alongamento total de acordo com a ISO 6892-1 de pelo menos 17% quando a chapa não é revestida por imersão a quente.
[078] Em uma segunda forma de realização, a chapa é revestida por imersão a quente imediatamente após a etapa de manutenção da chapa à temperatura de partição PT, e depois arrefecida até à temperatura ambiente. A etapa de revestimento por imersão a quente é levada em consideração ao selecionar a temperatura de partição PT e o tempo de partição Pt. Nesta segunda forma de realização, a temperatura de partição PT está compreendida entre 400 °C e 470 °C e preferivelmente entre 410 °C e 465 °C, e o tempo de partição Pt está compreendido entre 25 segundos e 150 segundos, preferencialmente entre 40 segundos e 90 segundos. Quando a chapa for revestida por imersão a quente, se a temperatura de partição PT for superior a 470 °C ou inferior a 400 °C, o alongamento do produto final revestido não é satisfatório.
[079] O revestimento por imersão a quente pode ser, por exemplo, galvanização, mas todo o revestimento metálico por imersão a quente é possível desde que as temperaturas a que a chapa é levada durante o revestimento permaneçam abaixo de 480 °C. Quando a chapa é galvanizada, é realizada com as condições habituais, por exemplo, através de um banho de Zn com uma temperatura que varia entre 430 e 480 °C. O aço de acordo com a invenção pode ser galvanizado com Zn ou com uma liga de Zn, como por exemplo zinco-magnésio ou zinco-magnésio-alumínio.
[080] - Imediatamente após a etapa de manutenção ou após a etapa de revestimento por imersão a quente, 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.
[081] - Opcionalmente, após o arrefecimento até a temperatura ambiente, e se a chapa não for revestida por imersão a quente, a chapa pode ser revestida por métodos eletroquímicos, por exemplo, eletro-galvanização ou por qualquer processo de revestimento a vácuo, como Deposição a Vapor por Plasma ou Deposição a Vapor por Jato. Qualquer tipo de revestimento pode ser usado e, em particular, zinco ou ligas de zinco, como ligas de zinco-níquel, zinco-magnésio ou zinco-magnésio-alumínio.
[082] Este tratamento térmico permite obter uma estrutura final (isto é, após a partição, revestimento opcional por imersão a quente e arrefecimento até à temperatura ambiente), consistindo, em fração de área, em: - austenita retida, com uma fração de superfície compreendida entre 10% e 20%, - martensita revenida, com uma fração de superfície de pelo menos 11%, , por exemplo, compreendida entre 11% e 40%, - entre 40% e 60% de ferrita, incluindo preferencialmente, no que diz respeito a toda a estrutura, entre 40% e 60% de ferrita intercrítica e entre 0% e 15% de ferrita de transformação, de preferência entre 0% e 5%, - no máximo 6% de martensita fresca, por exemplo, 2% a 5%, - no máximo 18% de bainita, incluindo bainita inferior.
[083] Uma fração de austenita retida de pelo menos 10%, juntamente com uma fração de ferrita de pelo menos 40%, permite obter um alongamento total de pelo menos 16% e sempre de pelo menos 17% quando a chapa não é revestida por imersão a quente, sendo o alongamento medido de acordo com a norma ISO 6892-1.
[084] Além disso, este tratamento permite obter um teor de C aumentado na austenita retida, que é de pelo menos 0,9%, de preferência ainda de pelo menos 1,0% e até 1,2%.
[085] A martensita compreende martensita fresca e martensita revenida.
[086] A martensita revenida, que é martensita particionada, tem um teor de C de no máximo 0,45%, este teor resultante da partição do carbono da martensita em direção à austenita durante a etapa de partição. Especialmente, esse teor resulta da partição do carbono a partir da martensita formada durante a têmpera em direção à austenita.
[087] Um teor de C na martensita revenida (ou particionada) de no máximo 0,45% é necessário para garantir uma estabilização suficiente da austenita e, portanto, um alongamento total de pelo menos 16%. Além disso, um teor de C na martensita revenida maior que 0,45% levaria à precipitação de carbonetos dentro da martensita, aumentando o limite elástico. Portanto, um teor de C na martensita de no máximo 0,45% permite atingir um limite elástico de no máximo 860 MPa e, portanto, uma alta formabilidade da chapa de aço.
[088] O teor de C na martensita revenida é geralmente de no máximo 0,03%. Um teor de C na martensita revenida de no máximo 0,03% garante uma estabilização ótima da austenita, que não se transforma em martensita durante o teste de índice de expansão do furo e, portanto, garante um índice de expansão do furo HER de pelo menos 20%.
[089] A martensita fresca, que resulta da transformação de austenita enriquecida em martensita após a etapa de partição, tem um teor de C que é de pelo menos 0,9% e geralmente inferior a 1,2%. A fração de martensita fresca na estrutura é menor ou igual a 6%. De fato, uma fração de martensita fresca superior a 6% levaria a um índice de expansão do furo menor que 20% de acordo com a norma ISO 16630: 2009.
[090] Com este tratamento térmico, chapas de aço com um limite elástico YS de pelo menos 550 MPa, uma resistência à tração TS de pelo menos 980 MPa, um alongamento total TE de acordo com a norma ISO 6892-1 de pelo menos 16%, e ainda maior de 17%, e um índice de expansão do furo HER de acordo com a norma ISO 16630: 2009 de pelo menos 20%, e até pelo menos 30%, podem ser obtidas.
[091] Em particular, quando as chapas não são revestidas por imersão a quente, as chapas têm um limite elástico YS de pelo menos 600 MPa, uma resistência à tração TS de pelo menos 980 MPa, um alongamento total TE de acordo com a norma ISO 6892-1 de pelo menos 17%, e até superior a 18%, e um índice de expansão do furo HER de acordo com a norma ISO 16630: 2009 de pelo menos 20%, e até pelo menos 30%.
[092] Quando as chapas são revestidas por imersão a quente, as chapas têm um limite elástico YS de pelo menos 550 MPa, uma resistência à tração TS de pelo menos 980 MPa, um alongamento total TE de acordo com a norma ISO 6892-1 de pelo menos 16%, e mesmo superior a 18%, e um índice de expansão do furo HER de acordo com a norma ISO 16630: 2009 de pelo menos 20%, e até pelo menos 30%.
EXEMPLOS:
[093] Como exemplos e comparação, foram fabricadas chapas feitas de composições de aço de acordo com a Tabela I, sendo os elementos expressos em peso. As temperaturas de transformação tais como Ac1 e Ac3 são apresentadas na Tabela I. Ac1 e Ac3 foram medidos por dilatometria. TABELA I
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[094] NESTA TABELA, “RES.” SIGNIFICA QUE O ELEMENTO ESTÁ PRESENTE apenas como um resíduo, e que nenhuma adição voluntária deste elemento foi feita, e “nd” significa que o valor não foi determinado.
[095] As chapas foram laminadas a quente, depois enroladas a 450 °C (aços I-III e V) ou 730 °C (aço IV). Algumas das chapas foram recozidas por lote durante 4 dias a 550 °C ou 650 °C. As chapas, após enrolamento ou recozimento por lote, foram decapadas e laminadas a frio para obter chapas com uma espessura de 1 mm, 1,2 mm ou 1,6 mm, recozidas, temperadas, particionadas e arrefecidas até à temperatura ambiente. Algumas das chapas foram revestidas por imersão a quente por galvanização a 460 °C entre a partição e o arrefecimento até a temperatura ambiente
[096] As condições de tratamento são apresentadas na Tabela II para as chapas não revestidas e na Tabela III para as chapas revestidas por imersão a quente. TABELA II
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[097] Nestas tabelas, Tcoil designa a temperatura de enrolamento, th designa a espessura da chapa após laminação a frio, THBA designa a temperatura de recozimento por lotes, 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 partição. Na Tabela III, Ms designa a temperatura inicial de martensita da austenita resultante do recozimento. TABELA III
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[098] As propriedades medidas são o índice de expansão do furo HER medido de acordo com a norma ISO 16630:2009, o limite elástico YS, a tensão de tração TS, o alongamento uniforme UE e o alongamento total TE. O limite elástico YS, a resistência à tração TS, o alongamento uniforme UE e o alongamento total TE foram medidos de acordo com a norma ISO 6892-1, publicada em outubro de 2009, exceto pelo exemplo 12*, que é idêntico ao exemplo 12, e exemplos 21, 22, 24 e 25, para os quais estas propriedades foram medidas de acordo com a norma JIS Z 2201-05.
[099] As propriedades mecânicas e as microestruturas obtidas para as chapas que não foram revestidas por imersão a quente são apresentadas na Tabela IV. F é a fração de área de ferrita, TM é a fração de área de martensita revenida, FM é a fração de área de martensita fresca, RA é a fração de área de austenita retida e B é a fração de área de bainita.
[0100] Em todos estes exemplos 1 a 25, o teor de C da martensita revenida é de, no máximo, 0,45%. TABELA IV
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[0101] Estes exemplos mostram que com um método de acordo com a invenção, quando não é realizado qualquer revestimento por imersão a quente, as chapas de aço têm uma resistência à tração de pelo menos 980 MPa e um alongamento total de acordo com a ISO 6892-1 de pelo menos 17%, e até de mais de 18% podem ser obtidos. Estas chapas de aço têm também um limite elástico de pelo menos 600 MPa e inferior a 860 MPa, um alongamento uniforme de pelo menos 10% e geralmente de mais de 13%, e um índice de expansão do furo HER de acordo com ISO 16630: 2009 de pelo menos 20% e até mais de 30%.
[0102] A comparação dos exemplos 1-4 mostra que o método é muito robusto com variações da temperatura de têmpera QT e da temperatura de partição PT. Em particular, o exemplo 10 mostra que quando a chapa não é revestida por imersão a quente, a escolha de uma temperatura de partição PT compreendida entre 375 °C e 450 °C e um tempo de partição Pt compreendido entre 100 segundos e 440 segundos, em particular superior a 100 segundos, torna possível alcançar um alongamento total de pelo menos 17%.
[0103] Além disso, a comparação dos alongamentos totais medidos para os exemplos 12 e 12* demonstra que os valores do alongamento total TE de acordo com a norma ISO são menores, neste caso cerca de 3% menores, que os valores do alongamento total de acordo com a norma JIS Z 2201-05.
[0104] As propriedades mecânicas e a microestrutura obtidas para as chapas revestidas por imersão a quente são apresentadas na Tabela V. Como anteriormente, o TE é medido de acordo com a ISO 6892-1 e HER de acordo com a norma ISO 16630:2009. Além disso, F é a fração de área de ferrita, TM é a fração de área de martensita revenida, FM é a fração de área de martensita fresca, RA é a fração de área de austenita retida e B é a fração de área de bainita. TABELA V
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[0105] NOS EXEMPLOS 26-31, O TEOR DE C DA MARTENSITA REVENIDA É de, no máximo, 0,45%.
[0106] Estes exemplos mostram que, com um método de acordo com a invenção, as chapas de aço revestidas por imersão a quente têm uma resistência à tração de pelo menos 980 MPa e um alongamento total de acordo com a ISO 6892-1 de pelo menos 16%, e até mais de 18% podem ser obtidas. Estas chapas de aço têm um limite elástico de pelo menos 550 MPa e inferior a 860 MPa, um alongamento uniforme de pelo menos 12% e um índice de expansão do furo HER de acordo com a ISO 16630: 2009 de pelo menos 20% e até mais de 30%.
[0107] No que diz respeito à soldabilidade a pontos, as chapas de acordo com a invenção têm uma baixa sensibilidade LME quando a composição é tal que C + Si/10 < 0,30%. Isso significa que com tais aços é possível produzir estruturas que compreendem soldas por ponto de resistência, como carroceria de carros, para as quais a probabilidade do número de fissuras nas soldas por ponto de resistência é tal que o valor médio é menor que 6 fissuras por solda a ponto por resistência e a probabilidade de ter menos de 10 fissuras é de 98%.
[0108] Em particular, uma estrutura soldada, incluindo solda por ponto de resistência, de pelo menos duas chapas de aço, pode ser produzida produzindo uma primeira chapa de aço por um método de acordo com a invenção, sendo a primeira chapa tal que +Si/10 < 0,30% e Al > 6 (C + Mn/10) - 2,5% e sendo revestida com Zn ou uma liga de Zn, fornecendo uma segunda chapa de aço com uma composição tal que C + Si/10 < 0,30% e Al > 6 (C + Mn/10) - 2,5%, e soldando a ponto por resistência da primeira chapa de aço à segunda chapa de aço. A segunda chapa de aço pode, por exemplo, ser produzida por um método de acordo com a invenção e revestida com Zn ou uma liga de Zn.
[0109] Assim, obtém-se uma estrutura soldada com uma baixa sensibilidade LME. Por exemplo, para uma tal estrutura soldada compreendendo pelo menos dez soldas por ponto de resistência, o número médio de fissuras por solda por ponto de resistência é menor que 6.
[0110] As chapas de aço soldadas opcionalmente por solda por ponto de resistência, de acordo com a invenção, são utilizadas com proveito para a fabricação de peças estruturais em veículos motorizados, uma vez que oferecem alta formabilidade durante o processo de fabricação e alta absorção de energia em caso de colisão. As soldas por ponto de resistência de acordo com a invenção são também utilizadas com proveito para a fabricação de peças estruturais em veículos motorizados, uma vez que a eventual iniciação e propagação de fissuras localizadas nas zonas soldadas são muito reduzidas.

Claims (32)

1. MÉTODO PARA PRODUZIR UMA CHAPA DE AÇO possuindo uma resistência à tração de pelo menos 980 MPa, um alongamento total de acordo com a norma ISO 6892-1 de pelo menos 16% e um índice de expansão do furo de acordo com a norma ISO 16630:2009 de pelo menos 20%, sendo o método caracterizado por compreender as seguintes etapas sucessivas: - fornecer uma chapa de aço laminada a frio, feita de um aço possuindo uma composição química contendo, em peso: 0,15% < C < 0,23% 1,4% <Mn < 2,6%, 0,6% < Si < 1,5% 0,02% < Al < 1,0%, com 1,0% < Si + Al < 2,0%, 0 < Nb < 0,035%, 0 < Mo < 0,3%, 0 < Cr < 0,3%, Ni < 0,05%, Cu < 0,03%, V < 0,007%, B < 0,0010%, S < 0,005%, P < 0,02%, N < 0,010%, e o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis, - recozer a chapa de aço a uma temperatura de recozimento TA compreendida entre Ac1 e Ac3 de modo a obter uma estrutura compreendendo pelo menos 40% de austenita e pelo menos 40% de ferrita intercrítica, - temperar a chapa de aço a partir de uma temperatura de pelo menos 600 °C a uma taxa de arrefecimento de pelo menos 20 °C/s até uma temperatura de têmpera QT compreendida entre 180 °C e 260 °C, - aquecer a chapa de aço até uma temperatura de partição PT compreendida entre 375 °C e 470 °C e manter a chapa de aço na temperatura de partição PT durante um tempo de partição Pt compreendido entre 25 segundos e 440 segundos, estando o tempo de partição Pt compreendido entre 100 segundos e 440 segundos se a temperatura de partição PT está compreendida entre 375 °C e 400 °C, o tempo de partição Pt estando compreendido entre 25 segundos e 150 segundos se a temperatura de partição PT estiver compreendida entre 450 °C e 470 °C, - arrefecer a chapa de aço até a temperatura ambiente; em que a chapa de aço possui uma microestrutura final que consiste, em fração de área, em: - pelo menos 11% de martensita revenida; a martensita revenida possuindo um teor de C de, no máximo, 0,45%, - entre 10% e 20% de austenita retida, - entre 40% e 60% de ferrita, - no máximo 6% de martensita fresca, - no máximo 18% de bainita.
2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela martensita revenida ter um teor de C de no máximo 0,03%.
3. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pela chapa de aço temperada ter, imediatamente antes do aquecimento para a temperatura de partição PT, uma estrutura consistindo em: - entre 40% e 60% de ferrita, - pelo menos 15% de austenita retida, - pelo menos 11% de martensita e - no máximo 18% de bainita inferior.
4. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo método compreender, entre a etapa de recozimento e a etapa de têmpera, uma etapa de arrefecimento lento da chapa até a temperatura de pelo menos 600 °C em uma taxa de arrefecimento inferior a 10 °C/s.
5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pela ferrita compreender, em fração de área em relação a toda a estrutura, entre 40% e 60% de ferrita intercrítica e entre 0% e 15% de ferrita de transformação, sendo a ferrita de transformação formada durante a etapa de arrefecimento lento.
6. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pela etapa de fornecer a 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, - bobinar a chapa de aço laminada a quente a uma temperatura de enrolamento Tc compreendida entre 400 °C e 750 °C, - executar um recozimento em batelada a uma temperatura THBA compreendida entre 500 °C e 700 °C durante um período compreendido entre 2 e 6 dias, - laminar a frio dita chapa de aço laminada a quente para obter a chapa de aço laminada a frio.
7. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por, após a chapa de aço ser temperada até a temperatura de têmpera QT e antes da chapa de aço ser aquecida até a temperatura de partição PT, a chapa de aço ser mantida à temperatura de têmpera QT por um tempo de retenção compreendido entre 2 segundos e 8 segundos, preferivelmente entre 3 segundos e 7 segundos.
8. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pela composição química do aço satisfazer pelo menos uma das seguintes condições: C > 0,17% C < 0,21% Mn > 1,9%, Mn < 2,5%, 0,010% < Nb, Mo < 0,05%, ou Mo > 0,1%, Cr < 0,05%, ou Cr > 0,1%.
9. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por, entre a manutenção da chapa de aço na temperatura de partição PT e o arrefecimento da chapa de aço à temperatura ambiente, a chapa de aço ser revestida por imersão a quente a uma temperatura não mais de 480 °C, a temperatura de partição PT estar compreendida entre 400 °C e 470 °C e o tempo de partição Pt estar compreendido entre 25 segundos e 150 segundos.
10. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por, após a manutenção da chapa de aço na temperatura de partição PT, a chapa de aço ser imediatamente arrefecida até à temperatura ambiente, a temperatura de partição PT estar compreendida entre 375 °C e 450 °C e o tempo de partição Pt estar compreendido entre 100 segundos e 440 segundos.
11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por, após a etapa de arrefecer a chapa de aço até à temperatura ambiente, a chapa de aço ser revestida por um método eletroquímico ou por meio de um processo de revestimento a vácuo.
12. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado pela chapa de aço ser revestida com Zn ou uma liga de Zn.
13. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pela composição química do aço ser tal que C + Si/10 < 0,30% e Al > 6 (C + Mn/10) -2,5%.
14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pela composição química do aço ser tal que 0,6% < Si < 1,3% e 0,5% < Al < 1,0%.
15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por 0,7% < Si < 1,0% e 0,7% < Al < 1,0%.
16. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pela composição química do aço ser tal que 1,0% < Si < 1,5% e 0,02% < Al < 0,5%.
17. PROCESSO PARA PRODUZIR UMA SOLDA POR PONTO DE RESISTÊNCIA de pelo menos duas chapas de aço, caracterizado pelo processo compreender: - produzir uma primeira chapa de aço por um método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 13 a 15, revestida com Zn ou uma liga de Zn, - fornecer uma segunda chapa de aço produzida pelo método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 13 a 15, revestida com Zn ou uma liga de Zn, - soldar por ponto de resistência dita primeira chapa de aço à dita segunda chapa de aço.
18. CHAPA DE AÇO, caracterizada pela composição química do aço conter, em % peso: 0,15% < C < 0,23% 1,4% <Mn < 2,6%, 0,6% < Si < 1,5% 0,02% < Al < 1,0%, com 1,0% < Si + Al < 2,0%, 0 < Nb < 0,035%, 0 < Mo < 0,3%, 0 < Cr < 0,3%, Ni < 0,05%, Cu < 0,03%, V < 0,007%, B < 0,0010%, S < 0,005%, P < 0,02%, N < 0,010%, e o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis, dita chapa de aço com uma microestrutura que consiste, em fração de área, em: - pelo menos 11% de martensita revenida; a martensita revenida possuindo um teor de C de, no máximo, 0,45%, - entre 10% e 20% de austenita retida, - entre 40% e 60% de ferrita, - no máximo 6% de martensita fresca, - no máximo 18% de bainita.
19. CHAPA DE AÇO, de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pela martensita revenida ter um teor de C de no máximo 0,03%.
20. CHAPA DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 19, caracterizada pela ferrita compreender, em relação a toda a estrutura, entre 40% e 60% de ferrita intercrítica e entre 0% e 15% de ferrita de transformação.
21. CHAPA DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 20, caracterizada pela austenita retida possuir um teor de C compreendido entre 0,9% e 1,2%.
22. CHAPA DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 21, caracterizada pela chapa de aço ter um limite elástico de pelo menos 550 MPa, uma resistência à tração de pelo menos 980 MPa, um alongamento total de acordo com a ISO 6892-1 de pelo menos 16% e um índice de expansão do furo de acordo com a norma ISO 16630:2009 HER de pelo menos 20%.
23. CHAPA DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 22, caracterizada pela composição química do aço satisfazer pelo menos uma das seguintes condições: C > 0,17% C < 0,21% Mn > 1,9%, Mn < 2,5%, Mo < 0,05%, ou Mo > 0,1%, 0,010% < Nb, Cr < 0,05%, ou Cr > 0,1%.
24. CHAPA DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 23, caracterizada pela composição química do aço ser tal que C + Si/10 < 0,30% e Al > 6 (C + Mn/10) -2,5%.
25. CHAPA DE AÇO, de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pela composição química do aço ser tal que 0,6% < Si < 1,3% e 0,5% < Al < 1,0%.
26. CHAPA DE AÇO, de acordo com a reivindicação 25, caracterizada por 0,7% < Si < 1,0% e 0,7% < Al < 1,0%.
27. CHAPA DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 23, caracterizada pela composição química do aço ser tal que 1,0% < Si < 1,5% e 0,02% < Al < 0,5%.
28. CHAPA DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 24 a 26, caracterizada pela chapa de aço ser revestida com Zn ou uma liga de Zn, sendo o revestimento resultante de um revestimento a uma temperatura inferior a 480 °C.
29. CHAPA DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 28, caracterizada pela chapa de aço possuir uma espessura compreendida entre 0,7 e 3 mm, preferivelmente entre 0,8 e 2 mm.
30. ESTRUTURA SOLDADA, caracterizada por compreender pelo menos dez soldas por ponto de resistência de pelo menos duas chapas de aço, em que uma primeira das duas chapas de aço é conforme definida na reivindicação 28, e uma segunda das duas chapas de aço é conforme definida na reivindicação 28, e em que um número médio de fissuras por solda por ponto de resistência é inferior a 6.
31. USO DE UMA CHAPA DE AÇO, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 18 a 29, caracterizado por ser para a fabricação de peças estruturais em veículos motorizados.
32. USO DE UMA ESTRUTURA SOLDADA, conforme definida na reivindicação 30, caracterizado por ser para a fabricação de peças estruturais em veículos motorizados.
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