BR112019000422B1 - Chapa de aço e chapa de aço galvanizada - Google Patents

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Makoto Uno
Ryoichi NISHIYAMA
Yuji Yamaguchi
Natsuko Sugiura
Masahiro Nakata
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Abstract

Chapa de aço tem uma composição química específica e tem uma estrutura representada, por proporção de área, por ferrita: 5 a 95 % e bainita: 5 a 95 %. Quando uma região que é circundada por um contorno de grão que tem uma desorientação de 15° ou mais e tem um diâmetro circular equivalente de 0,3 μm ou mais é definida como um grão de cristal, a proporção de grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação intragranular de 5 a 14° para todos os grãos de cristal, é de 20 a 100 % por proporção de área. Grãos de cristais duros A nos quais precipitados ou aglomerados se formam com um diâmetro máximo de 8 nm ou menos nos grãos de cristal com uma densidade numérica de 1 x 1016 a 1 x 1019 partes/cm3 e grãos de cristal B nos quais precipitados ou aglomerados com um diâmetro máximo de 8 nm ou menos estão dispersos nos grãos de cristal com um número de densidade de 1 x 1015 partes/cm3 ou menos estão contidos e o % em volume dos grãos de cristal duros A/(o % em volume dos grãos de cristal duros A + % em volume dos grãos de cristal macios B) é de 0,1 a 0,9.

Description

CAMPO TÉCNICO
[0001] A presente invenção refere-se a uma chapa de aço e uma chapa de aço galvanizada.
TÉCNICA ANTECEDENTE
[0002] Recentemente, tem sido exigida uma redução no peso de vários elementos visando um aprimoramento da eficiência de combustível dos automóveis. Em resposta a esta demanda, a redução obtida por um aumento na resistência de uma chapa de aço a ser usada para vários elementos e a aplicação de um metal leve, tal como uma liga de Al a vários elementos, está em andamento. O metal leve, tal como uma liga Al, tem elevada resistência específica comparado com o metal pesado, tal como o aço. No entanto, o metal leve é significativamente caro comparado com o metal pesado. Portanto, a aplicação de um metal leve, tal como uma liga Al, é limitada a usos especiais. Assim, tem sido requerida uma redução alcançada por um aumento na resistência de uma chapa de aço para aplicar a redução no peso de vários elementos em uma faixa mais barata e mais ampla.
[0003] Para uma chapa de aço a ser usada para vários elementos de automóveis é necessário não apenas resistência, mas também propriedades de material, tais como ductilidade, capacidade de trabalho de flangeamento-estiramento, capacidade de trabalho de rebarbação, resistência à fadiga, resistência ao impacto e resistência à corrosão de acordo com o uso de um elemento. No entanto, quando a resistência da chapa de aço é aumentada, as propriedades do material, tal como a maleabilidade (capacidade de trabalho), geralmente se deterioram. Portanto, no desenvolvimento de uma chapa de aço de elevada resistência, é importante obter estas propriedades do material e resistência.
[0004] Concretamente, quando a chapa de aço é usada para fabricar uma peça que tem um formato complexo, por exemplo, são executados os seguintes trabalhos. A chapa de aço é submetida a cisalhamento ou perfuração e é submetida a corte ou furação, e depois é submetida à moldagem por pressão com base em flangeamento- estiramento e rebarbação principalmente ou abaulamento. É necessário que a chapa de aço a ser submetida a tais trabalhos tenha boa capacidade de flangeamento-estiramento e ductilidade.
[0005] Além disso, de modo a evitar a deformação causada quando ocorre colisão de uma peça automotiva, é necessário usar uma chapa de aço que tem um elevado limite de elasticidade como um material da peça. No entanto, à medida que a chapa de aço tem um maior limite de elasticidade, a chapa de aço tende a ter pobre ductilidade. Consequentemente, também é necessário que a chapa de aço a ser usada para vários elementos automotivos tenha tanto limite de elasticidade como ductilidade.
[0006] Na Patente de Referência 1, é descrita uma chapa de aço laminada a quente de elevada resistência que tem excelente ductilidade, capacidade de flangeamento-estiramento e uniformidade de material que tem uma microestrutura de aço com 95 % ou mais de proporção da área de ferrita e na qual o diâmetro médio de partícula de carbonetos de Ti precipitados em aço é de 10 nm ou menos. No entanto, no caso em que uma resistência de 480 MPa ou mais é assegurada na chapa de aço descrita na Patente de Referência 1, a qual tem 95 % ou mais de uma fase de ferrita macia, é impossível obter ductilidade suficiente.
[0007] A Patente de Referência 2 descreve uma chapa de aço laminada a quente de elevada resistência que tem excelentes propriedades de capacidade de flangeamento-estiramento e fadiga que contém óxidos de Ce, óxidos de La, óxidos de Ti e inclusões de Al2O3. Além disso, a Patente de Referência 2 descreve uma chapa de aço laminada a quente de elevada resistência na qual a proporção da área de uma fase de ferrita.bainítica é de 80 a 100 %.
[0008] A Patente de Referência 3 descreve uma chapa de aço laminada a quente de elevada resistência que tem uma variação de resistência reduzida e que tem excelente ductilidade e expansibilidade de furo na qual a razão de área total de uma fase de ferrita e uma fase de bainita e o valor absoluto de uma diferença na dureza Vickers entre uma fase de ferrita e uma segunda fase são definidos.
[0009] Além disso, há uma chapa de aço de estrutura composta na qual uma fase dura, tal como bainita ou martensita, e uma fase macia, tal como ferrita, de excelente ductilidade são combinadas convencionalmente. Tal chapa de aço é denominada de chapa de aço de fase dupla (Dual Phase). A chapa de aço de fase dupla tem bom alongamento uniforme em resposta à resistência e tem excelente equilíbrio de resistência-ductilidade. Por exemplo, a Patente de Referência 4 descreve uma chapa de aço laminada a quente de elevada resistência que tem boa fluidez e propriedades de impacto que tem uma estrutura composta de ferrita poligonal + bainita superior. Além disso, a Patente de Referência 5 descreve uma chapa de aço de elevada resistência que tem uma estrutura composta por três fases de ferrita poligonal, bainita e martensita, tem baixa proporção de elasticidade e excelente equilíbrio de resistência-alongamento e capacidade de flangeamento-estiramento.
[00010] Quando uma chapa de aço de elevada resistência convencional é conformada por compressão em trabalho a frio, algumas vezes ocorrem trincamentos a partir da borda de uma porção a ser submetida à formação de flange durante conformação. Isto é concebível porque o endurecimento do trabalho avança apenas na porção de borda em virtude da deformação introduzida em uma face de extremidade perfurada no momento da tapagem.
[00011] Como um método de avaliação de um ensaio de capacidade de flangeamento-estiramento da chapa de aço, um ensaio de expansão de furo foi usado. No entanto, no ensaio de expansão de furo, uma peça de ensaio leva a uma fratura em um estado onde há uma distribuição de deformação em uma direção circunferencial. Em contraste com isto, quando a chapa de aço é usinada em um formato de peça, na verdade, há uma distribuição de deformação. A distribuição de deformação afeta o limite de fratura da peça. Assim, estima-se que, mesmo em uma chapa de aço de elevada resistência que exibe capacidade de flangeamento-estiramento suficiente no ensaio de expansão de furo, a realização de prensagem a frio algumas vezes causa trincamentos.
[00012] As Patentes de Referência 1 a 5 descrevem uma técnica para aprimorar as propriedades do material ao definir estruturas. No entanto, não está claro se uma capacidade de flangeamento-estira- mento suficiente pode ser assegurada, mesmo no caso onde a distribuição de deformação é considerada nas chapas de aço descritas nas Patentes de Referência 1 a 5.
LISTA DE CITAÇÃO LITERATURA DE PATENTE
[00013] Patente de Referência 1: Panfleto de Publicação Internacional N° WO2013/161090
[00014] Patente de Referências 2: Publicação de Patentes Japonesa Abertas ao Público N° 2005-256115
[00015] Patente de Referências 3: Publicação de Patente Japonesa Aberta ao Público N° 2011-140671
[00016] Patente de Referência 4: Publicação de Patente Japonesa Aberta ao Público N° 58-42726
[00017] Patente de Referência 5: Publicação de Patente Japonesa Aberta ao Público N° 57-70257
SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA TÉCNICO
[00018] Um objetivo da presente invenção é fornecer uma chapa de aço e uma chapa de aço galvanizada que têm uma elevada resistência, têm boa ductilidade e capacidade de flangeamento- estiramento, e têm um elevado limite de elasticidade.
SOLUÇÃO PARA PROBLEMA
[00019] De acordo com as descobertas convencionais, o aprimoramento da capacidade de flangeamento-estiramento (expansibilidade de furo) na chapa de aço de elevada resistência foi realizada por meio de controle de inclusões, homogeneização de estrutura, unificação de estrutura e/ou redução da diferença de dureza entre as estruturas, conforme descrito nas Patentes de Referências 1 a 3. Em outras palavras, convencionalmente, o aprimoramento na capacidade de flangeamento-estiramento foi alcançado ao controlar a estrutura a ser observada por um microscópio óptico.
[00020] No entanto, é difícil aprimorar a capacidade de flangeamento-estiramento na presença da distribuição de deformação, mesmo quando apenas a estrutura a ser observada por um microscópio óptico é controlada. Assim, os presentes inventores fizeram um estudo intensivo focando em uma desorientação intragranular de cada grão de cristal. Como um resultado, eles descobriram que é possível aprimorar grandemente a capacidade de flangeamento-estiramento ao controlar a proporção de grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação em um grão de cristal de 5 a 14°, para todos os grãos de cristal para 20 a 100 %.
[00021] Além disso, os presentes inventores descobriram que a estrutura da chapa de aço é composta para conter dois tipos de grãos de cristal que são diferentes no estado de precipitação (densidade numérica e tamanho) de precipitados em um grão de cristal, deste modo, tornando possível fabricar uma chapa de aço que tem excelente equilíbrio de resistência-ductilidade. Este efeito é estimado como sendo em virtude do fato de que a estrutura da chapa de aço é composta de forma a conter grãos de cristal com dureza relativamente pequena e grãos de cristal com grande dureza para, deste modo, obter tal função como uma Fase Dupla praticamente sem a existência de martensita.
[00022] A presente invenção foi concluída como um resultado do fato de que os presentes inventores conduziram estudos intensivos repetidamente com base nas novas descobertas referentes à proporção supracitada dos grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação em um grão de cristal de 5 a 14° para todos os grãos de cristal e as novas descobertas obtidas pela estrutura da chapa de aço que é composta para conter dois tipos de grãos de cristal que têm diferentes densidade numérica e tamanho de precipitados em um grão de cristal.
[00023] A essência da presente invenção é a seguinte.
[00024] (1) Uma chapa de aço inclui:
[00025] uma composição química representada, em % em massa, por: C: 0,008 a 0,150 % Si: 0,01 a 1,70 %, Mn: 0,60 a 2,50 % Al: 0,010 a 0,60 % Ti: 0 a 0,200 %, Nb: 0 a 0,200 %, Ti + Nb: 0,015 a 0,200 %, Cr: 0 a 1,0 %, B: 0 a 0,10 % Mo: 0 a 1,0 % Cu: 0 a 2,0 %, Ni: 0 a 2,0 % Mg: 0 a 0,05 %, REM: 0 a 0,05 %, Ca: 0 a 0,05 % Zr: 0 a 0,05 % P: 0,05 % ou menos S: 0,0200 % ou menos N: 0,0060 % ou menos e equilíbrio: Fe e impurezas; e uma estrutura representada, em razão de área, por: ferrita: 5 a 95 % e bainita: 5 a 95 %, na qual: quando uma região cercada por um contorno de grão que tem uma desorientação de 15° ou mais e que tem um diâmetro circular equivalente de 0,3 μm ou mais é definida como um grão de cristal, que a proporção de grãos de cristais, cada um tendo uma desorientação intragranular de 5 a 14° para todos os grãos de cristal, é de 20 a 100 % por razão de área, e
[00026] grãos de cristais duros A nos quais precipitados ou aglomerados com um diâmetro máximo de 8 nm ou menos estão dispersos nos grãos de cristal com uma densidade numérica de 1 x 1016 a 1 x 1019 partes/cm3 e grãos de cristal macios B nos quais precipitados ou aglomerados com um diâmetro máximo de 8 nm ou menos estão dispersos nos grãos de cristal com uma densidade numérica de 1 x 1015 partes/cm 3 ou menos e o % em volume dos grãos de cristal duros A /(o % em volume dos grãos de cristal duros A + o % em volume dos grãos de cristal macios B) é de 0,1 a 0,9.
[00027] (2) A chapa de aço de acordo com (1), na qual: a resistência à tração é de 480 MPa ou mais, o produto da resistência à tração e a altura de formato limítrofe em um ensaio de flangeamento-estiramento de tipo sela é 19,500 mm^MPa ou mais, e o produto do limite de elasticidade e da ductilidade é de 10000 mPa.% ou mais. (3) A chapa de aço de acordo com (1) ou (2), na qual: a composição química contém, em % em massa, um tipo ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em: Cr: 0,05 a 1,0 % e B: 0,0005 a 0,10 %.
[00028] (4) A chapa de aço de acordo com qualquer um de (1) a (3), na qual: a composição química contém, em % em massa, um tipo ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em: Mo: 0,01 a 1,0 % Cu: 0,01 a 2,0 % e Ni: 0,01 % a 2,0 %.
[00029] (5) A chapa de aço de acordo com qualquer um de (1) a (4), em que: a composição química contém, em % em massa, um tipo ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em: Ca: 0,0001 a 0,05 %, Mg: 0,0001 a 0,05 %, Zr: 0,0001 a 0,05 % e REM: 0,0001 a 0,05 %.
[00030] (6) Uma chapa de aço galvanizada, na qual:uma camada de galvanização é formada sobre uma superfície da chapa de aço de acordo com qualquer um de (1) a (5).
[00031] (7) A chapa de aço galvanizada de acordo com (6), na qual: a camada de galvanização é uma camada de galvanização por imersão a quente.
[00032] (8) A chapa de aço galvanizada de acordo com (6), na qual: a camada de galvanização é uma camada de galvanização por imersão a quente com formação de liga.
EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO
[00033] De acordo com a presente invenção, é possível fornecer uma chapa de aço que tem elevada resistência, tem boa ductilidade e capacidade de flangeamento-estiramento, e tem um elevado limite de elasticidade. A chapa de aço da presente invenção é aplicável a um elemento do qual é requerida uma ductilidade e capacidade de flangeamento-estiramento rigorosas, ao mesmo tempo em que tem elevada resistência.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[00034] A Figura 1A é uma vista em perspectiva que ilustra um produto moldado de tipo sela a ser usado para um método de ensaio de flangeamento-estiramento de tipo sela.
[00035] A Figura 1B é uma vista plana que ilustra o produto moldado de tipo sela a ser usado para o método de ensaio de flangeamento-estiramento de tipo sela.
DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES
[00036] Daqui em diante, serão explicadas as modalidades da presente invenção.
Composição Química
[00037] Primeiramente, será explicada a composição química de uma chapa de aço de acordo com a modalidade da presente invenção. Na explicação a seguir, " %", o qual é uma unidade do teor de cada elemento contido na chapa de aço, significa " % em massa", salvo indicação em contrário. A chapa de aço de acordo com esta modalidade tem uma composição química representada por C: 0,008 a 0,150 %, Si: 0,01 a 1,70 %, Mn: 0,60 a 2,50 %, Al: 0,010 a 0,60 %, Ti: 0 a 0,200 %, Nb: 0 a 0,200 %, Ti + Nb: 0,015 a 0,200 %, Cr: 0 a 1,0 %, B: 0 a 0,10 %, Mo: 0 a 1,0 %, Cu: 0 a 2,0 %, Ni: 0 a 2,0 %, Mg : 0 a 0,05 %, metal de terras raras (REM): 0 a 0,05 %, Ca: 0 a 0,05 %, Zr: 0 a 0,05 %, P: 0,05 % ou menos, S: 0,0200 % ou menos, N: 0,0060 % ou menos e equilíbrio: Fe e impurezas. Exemplos de impurezas incluem aquelas contidas em matérias-primas, tais como minério e sucata, e aquelas contidas durante um processo de fabricação."C: 0,008 a 0,150 %"
[00038] O C se liga ao Nb, Ti e assim por diante para formar precipitados na chapa de aço e contribui para um aprimoramento na resistência do aço pelo fortalecimento da precipitação. Quando o teor de C é menor do que 0,008 %, é impossível obter este efeito suficientemente. Portanto, o teor de C é definido como 0,008 % ou mais. O teor de C é, de preferência, definido para 0,010 % ou mais e, mais preferivelmente, definido para 0,018 % ou mais. Por outro lado, quando o teor de C é maior do que 0,150 %, é provável que a dispersão de orientação na bainita aumente e a proporção de grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação intragranular de 5 a 14°, se torne pequena. Além disso, quando o teor de C é maior do que 0,150 %, a cementita prejudicial para a capacidade de flangeamento- estiramento aumenta e a capacidade de flangeamento-estiramento deteriora. Portanto, o teor de C é definido como 0,150 % ou menos. O teor de C é, de preferência, definido para 0,100 % ou menos e, mais preferivelmente, definido para 0,090 % ou menos."Si: 0,01 a 1,70 %"
[00039] O Si funciona como um desoxidante para o aço fundido. Quando o teor de Si é menor do que 0,01 %, é impossível obter este efeito suficientemente. Portanto, o teor de Si é definido como 0,01 % ou mais. O teor de Si é, de preferência, definido para 0,02 % ou mais e, mais preferivelmente, definido para 0,03 % ou mais. Por outro lado, quando o teor de Si é maior do que 1,70 %, a capacidade de flangeamento-estiramento deteriora ou ocorrem falhas na superfície. Além disso, quando o teor de Si é maior do que 1,70 %, o ponto de transformação aumenta muito, deste modo, então, requerendo um aumento na temperatura de laminação. Neste caso, a recristalização durante a laminação a quente é promovida de forma significativa e a proporção dos grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação intragranular de 5 a 14°, se torna pequena. Além disso, quando o teor de Si é maior do que 1,70 %, é provável que ocorram falhas na superfície quando uma camada de galvanização é formada sobre a superfície da chapa de aço. Portanto, o teor de Si é definido como 1,70 % ou menos. O teor de Si é, de preferência, definido para 1,60 % ou menos, mais preferivelmente definido para 1,50 % ou menos e, ainda mais preferivelmente, definido para 1,40 % ou menos."Mn: 0,60 a 2,50 %"
[00040] O Mn contribui para o aprimoramento da resistência do aço através de fortalecimento da solução sólida ou aprimoramento temperabilidade do aço. Quando o teor de Mn é menor do que 0,60 %, é impossível obter este efeito suficientemente. Portanto, o teor de Mn é definido como 0,60 % ou mais. O teor de Mn é, de preferência, definido para 0,70 % ou mais e, mais preferivelmente, definido para 0,80 % ou mais. Por outro lado, quando o teor de Mn é maior do que 2,50 %, a têmpera se torna excessiva e o grau de orientação disperso na bainita aumenta. Como um resultado, a proporção dos grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação intragranular de 5 a 14°, se torna pequena e a capacidade de flangeamento-estiramento deteriora. Portanto, o teor de Mn é definido como 2,50 % ou menos. O teor de Mn é, de preferência, definido para 2,30 % ou menos e, mais preferivelmente, definido para 2,10 % ou menos."Al: 0,010 a 0,60 %"
[00041] O Al é eficaz como um desoxidante para o aço fundido. Quando o teor de Al é menor do que 0,010 %, é impossível obter este efeito suficientemente. Portanto, o teor de Al é definido como 0,010 % ou mais. O teor de Al é, de preferência, definido para 0,020 % ou mais e, mais preferivelmente, definido para 0,030 % ou mais. Por outro lado, quando o teor de Al é maior do que 0,60 %, a capacidade de soldagem, tenacidade e assim por diante deterioram. Portanto, o teor de Al é definido como 0,60 % ou menos. O teor de Al é, de preferência, definido para 0,50 % ou menos e, mais preferivelmente, definido para 0,40 % ou menos."Ti: 0 a 0,200 %, Nb: 0 a 0,200 %, Ti + Nb: 0,015 a 0,200 %"
[00042] O Ti e Nb precipitam no aço como carbonetos (TiC, NbC) e melhoram a resistência do aço pelo fortalecimento da precipitação. Além disso, o Ti e Nb formam carbonetos para, deste modo, fixar C, resultando no fato de que a geração de cementita prejudicial para a capacidade de flangeamento-estiramento é suprimida. Além disso, o Ti e o Nb podem aprimorar significativamente a proporção dos grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação intragranular de 5 a 14°, e aprimorar a capacidade de flangeamento-estiramento, ao mesmo tempo em que melhoram a resistência do aço. Quando o teor total de Ti e Nb é menor do que 0,015 %, a proporção dos grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação intragranular de 5 a 14°, se torna pequena e a capacidade de flangeamento-estiramento deteriora. Portanto, o teor total de Ti e Nb é definido para 0,015 % ou mais. O teor total de Ti e Nb é, de preferência, definido para 0,018 % ou mais. Além disso, o teor de Ti é, de preferência, definido para 0,015 % ou mais, mais preferivelmente definido para 0,020 % ou mais e, ainda mais preferivelmente, definido para 0,025 % ou mais. Além disso, o teor de Nb é, de preferência, definido para 0,015 % ou mais, mais preferivelmente definido para 0,020 % ou mais e, ainda mais preferivelmente, definido para 0,025 % ou mais. Por outro lado,quando o teor total de Ti e Nb é maior do que 0,200 %, a ductilidade e a capacidade de trabalho deterioram e a frequência de formação de trincamentos durante a laminação aumenta. Portanto, o teor total de Ti e Nb é definido para 0,200 % ou menos. O teor total de Ti e Nb é, de preferência, definido para 0,150 % ou menos. Além disso, quando o teor de Ti é maior do que 0,200 %, a ductilidade deteriora. Portanto, o teor de Ti é definido como 0,200 % ou menos. O teor de Ti é, de preferência, definido para 0,180 % ou menos e, mais preferivelmente, definido para 0,160 % ou menos. Além disso, quando o teor de Nb é maior do que 0,200 %, a ductilidade deteriora. Portanto, o teor Nb é definido como 0,200 % ou menos. O teor de Nb é, de preferência, definido para 0,180 % ou menos e, mais preferivelmente, definido para 0,160 % ou menos."P: 0,05 % ou menos"
[00043] O P é uma impureza. O P deteriora a dureza, a ductilidade, a capacidade de soldagem e assim por diante e, assim, um menor teor de P é mais preferível. Quando o teor de P é maior do que 0,05 %, a deterioração na capacidade de flangeamento-estiramento é proeminente. Portanto, o teor de P é definido como 0,05 % ou menos. O teor de P é, de preferência, definido para 0,03 % ou menos e, mais preferivelmente, definido para 0,02 % ou menos. O limite mínimo do teor de P não é determinado em particular, mas sua redução excessiva não é desejável do ponto de vista do custo de produção. Portanto, o teor de P pode ser definido como 0,005 % ou mais."S: 0,0200 % ou menos"
[00044] O S é uma impureza. O S provoca trincamentos no momento da laminação a quente e ainda forma inclusões com base em A que deterioram a capacidade de flangeamento-estiramento. Assim, um teor de S mais baixo é mais preferível. Quando o teor de S é maior do que 0,0200 %, a deterioração na capacidade de flangeamento-estiramento é proeminente. Portanto, o teor de S é definido como 0,0200 % ou menos. O teor de S é, de preferência, definido para 0,0150 % ou menos e, mais preferivelmente, definido para 0,0060 % ou menos. O limite mínimo do teor de S não é determinado em particular, mas sua redução excessiva não é desejável do ponto de vista do custo de produção. Portanto, o teor de S pode ser definido como 0,0010 % ou mais."N: 0,0060 % ou menos"
[00045] O N é uma impureza. O N forma precipitados com o Ti e Nb preferencialmente em relação ao C e reduz o Ti e Nb efetivo para fixação de C. Assim, um menor teor de N é mais preferível. Quando o teor de N é maior do que 0,0060 %, a deterioração na capacidade de flangeamento-estiramento é proeminente. Portanto, o teor de N é definido como 0,0060 % ou menos. O teor de N é, de preferência, definido para 0,0050 % ou menos. O limite mínimo do teor de N não é determinado em particular, mas sua redução excessiva não é desejável do ponto de vista do custo de fabricação. Portanto, o teor de N pode ser definido como 0,0010 % ou mais.
[00046] Cr, B, Mo, Cu, Ni, Mg, REM, Ca e Zr não são elementos essenciais, mas são elementos arbitrários que podem estar contidos conforme necessário na chapa de aço até quantidades predeterminadas."Cr: 0 a 1,0 %"
[00047] O Cr contribui para o aprimoramento de resistência do aço. As finalidades desejadas são alcançadas sem que o Cr esteja contido, porém, para obter suficientemente este efeito, o teor de Cr é, de preferência, definido para 0,05 % ou mais. Por outro lado, quando o teor de Cr é maior do que 1,0 %, o efeito descrito acima é saturado e a eficiência econômica diminui. Portanto, o teor de Cr é definido como 1,0 % ou menos. "B: 0 a 0,10 %"
[00048] O B aumenta a temperabilidade e aumenta a fração estrutural de uma fase geradora de transformação em baixa temperatura que é uma fase dura. As finalidades desejadas são alcançadas sem que B esteja contido, porém, para obter suficientemente este efeito, o teor B é, de preferência, definido para 0,0005 % ou mais. Por outro lado, quando o teor de B é maior do que 0,10 %, o efeito descrito acima é saturado e a eficiência econômica diminui. Portanto, o teor de B é definido como 0,10 % ou menos."Mo: 0 a 1,0 %"
[00049] O Mo melhora a temperabilidade e, ao mesmo tempo, tem o efeito de aumentar a resistência ao formar carbonetos. As finalidades desejadas são alcançadas sem que Mo esteja contido, porém, para obter suficientemente este efeito, o teor de Mo é, de preferência, definido para 0,01 % ou mais. Por outro lado, quando o teor de Mo é maior do que 1,0 %, a ductilidade e a capacidade de soldagem às vezes diminuem. Portanto, o teor de Mo é definido como 1,0 % ou menos."Cu: 0 a 2,0 %"
[00050] O Cu aumenta a resistência da chapa de aço e, ao mesmo tempo, melhora a resistência à corrosão e a remoção de carepas. As finalidades desejadas são alcançadas sem que o Cu esteja contido, porém, para obter suficientemente este efeito, o teor de Cu é, de preferência, definido para 0,01 % ou mais e, mais preferivelmente,definido para 0,04 % ou mais. Por outro lado, quando o teor de Cu é maior do que 2,0 %, ocorrem falhas na superfície. Consequentemente, o teor de Cu é definido para 2,0 % ou menos e, de preferência, definido para 1,0 % ou menos."Ni: 0 a 2,0 %"
[00051] O Ni aumenta a resistência da chapa de aço e, ao mesmo tempo, melhora a tenacidade. As finalidades desejadas são alcançadas sem que o Ni esteja contido, porém, para obter suficientemente este efeito, o teor de Ni é, de preferência, definido para 0,01 % ou mais. Por outro lado, quando o teor de Ni é maior do que 2,0 %, a ductilidade diminui. Portanto, o teor de Ni é definido como 2,0 % ou menos."Mg: 0 a 0,05 %, REM: 0 a 0,05 %, Ca: 0 a 0,05 %, Zr: 0 a 0,05 %"
[00052] Ca, Mg, Zr e REM melhoram todos a tenacidade ao controlar formas de sulfetos e óxidos. As finalidades desejadas são alcançadas sem que Ca, Mg, Zr e REM estejam contidos, porém, para obter este efeito suficientemente, o teor de um tipo ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em Ca, Mg, Zr e REM é, de preferência, definido para 0,0001 % ou mais e, mais preferivelmente, definido para 0,0005 % ou mais. Por outro lado, quando o teor de Ca, Mg, Zr ou REM é maior do que 0,05 %, a capacidade de flangeamento-estiramento deteriora. Portanto, o teor de cada um de Ca, Mg, Zr e REM é definido como 0,05 % ou menos. Microestrutura Metálica
[00053] Em seguida, será explicada uma estrutura (microestrutura metálica) da chapa de aço de acordo com a modalidade da presente invenção. Na explicação a seguir, " %", o qual é uma unidade da proporção (razão de área) de cada estrutura, significa "área %", a menos que especificado o contrário. A chapa de aço de acordo com esta modalidade tem uma estrutura representada por ferrita: 5 a 95 % e bainita: 5 a 95 %."Ferrita: 5 a 95 %"
[00054] Quando a proporção da área de ferrita é menor do que 5 %, a ductilidade deteriora, dificultando a proteção das propriedades requeridas para elementos automotivos e assim por diante. Portanto, a proporção da área de ferrita é definida para 5 % ou mais. Por outro lado, quando a proporção da área de ferrita é maior do que 95 %, a capacidade de flangeamento-estiramento deteriora ou se torna difícil obter resistência suficiente. Portanto, a proporção da área de ferrita é definida para 95 % ou menos. "Bainita: 5 a 95 %"
[00055] Quando a proporção da área de bainita é menor do que 5 %, a capacidade de flangeamento-estiramento deteriora. Portanto, a proporção da área de bainita é definida como 5 % ou mais. Por outro lado, quando a proporção da área de bainita é maior do que 95 %, a ductilidade deteriora. Portanto, a proporção da área de bainita é definida para 95 % ou menos.
[00056] A estrutura da chapa de aço pode conter martensita, austenita retida, perlita e assim por diante, por exemplo. Quando a proporção da área de outras estruturas além da ferrita e bainita é maior do que 10 % no total, a deterioração na capacidade de flangeamento-estiramento é uma preocupação. Consequentemente, a proporção da área das estruturas além de ferrita e bainita é, de preferência, definida para 10 % ou menos no total. Em outras palavras, a proporção da área de ferrita e bainita é, de preferência, definida para 90 % ou mais e, mais preferivelmente, definida para 100 % no total.
[00057] A proporção (razão de área) de cada estrutura pode ser obtida por meio do método a seguir. Primeiro, uma amostra coletada da chapa de aço é atacada quimicamente por nital. Após o ataque, uma fotografia de estrutura obtida em uma posição de profundidade de 1/4 da espessura da chapa em um campo visual de 300 μm x 300 μm é submetida a uma análise de imagem usando um microscópio óptico. Por meio desta análise de imagem, a proporção da área de ferrita, a proporção da área de perlita e a razão de área total de bainita e martensita são obtidas. Em seguida, uma amostra atacada quimicamente por LePera é usada, e uma fotografia da estrutura obtida em uma posição de profundidade de 1/4 da espessura da chapa em um campo visual de 300 μm x 300 μm é submetida a uma análise de imagem usando um microscópio óptico. Por meio desta análise de imagem, a razão de área total da estenita e martensita é obtida. Além disso, uma amostra obtida ao esmerilhar a superfície até uma profundidade de 1/4 da espessura da chapa a partir de uma direção normal a uma superfície laminada é usada e a fração volumétrica de austenita retida é obtida através de uma medição por difração de raios X. A fração volumétrica da austenita retida é equivalente à razão de área e, portanto, é definida como a proporção da área de austenita retida. Então, a proporção da área de martensita é obtida subtraindo a proporção da área de austenita retida da razão de área total da austenita retida e martensita, e a proporção da área de bainita é obtida subtraindo a proporção da área de martensita da razão de área total da bainita e martensita. Desta maneira, é possível obter a proporção da área de cada uma da ferrita, bainita, martensita, austenita retida e perlita.
[00058] Na chapa de aço de acordo com esta modalidade, no caso em que uma região cercada por um contorno de grão que tem uma desorientação de 15° ou mais e tem um diâmetro circular equivalente de 0,3 μm ou mais é definida como um grão de cristal, a proporção de grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação intragranular de 5 a 14° para todos os grãos de cristal, é de 20 a 100 % por razão de área. A desorientação intragranular é obtida usando um método de difração por dispersão de elétrons (EBSD) que é frequentemente usado para uma análise de orientação de cristal. A desorientação intragranular é um valor no caso onde um contorno que tem uma desorientação de 15° ou mais é definido como um contorno de grão em uma estrutura e uma região circundada por este contorno de grão é definida como um grão de cristal.
[00059] Os grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação intragranular de 5 a 14°, são eficazes para obter uma chapa de aço de excelente equilíbrio entre resistência e capacidade de trabalho. A proporção dos grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação intragranular de 5 a 14°, é aumentada, deste modo, tornando possível aprimorar a capacidade de flangeamento-estiramento, ao mesmo tempo em que se mantém a resistência desejada da chapa de aço. Quando a proporção de grãos de cristal, cada um tendo desorientação intragranular de 5 a 14° para todos os grãos de cristal, é de 20 % ou mais, em razão de área, a resistência e capacidade de flangeamento- estiramento desejadas da chapa de aço podem ser obtidas. Não importa que a proporção dos grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação intragranular de 5 a 14°, seja alta e, portanto, seu limite máximo seja de 100 %.
[00060] Uma deformação cumulativa nos três estágios finais de laminação de acabamento é controlada conforme será descrito depois e, portanto, a desorientação de cristal ocorre em grãos de ferrita e bainita. A proporção para isto é considerada como segue. Ao controlar a deformação cumulativa, a discordância na austenita aumenta, as paredes de discordância são feitas em grãos de austenita em alta densidade e alguns blocos de células são formados. Estes blocos de células têm diferentes orientações de cristal. É concebível que a austenita a qual tem uma elevada densidade de discordância e contém os blocos de células com diferentes orientações de cristal seja transformada e, assim, a ferrita e a bainita também incluam desorientações de cristais até no mesmo grão e a densidade de discordância também aumenta. Assim, a desorientação de cristal intragranular é concebida para se correlacionar com a densidade de discordância contida no grão de cristal. Em geral, o aumento na densidade de discordância em um grão traz um aprimoramento na resistência, mas diminui a capacidade de trabalho. No entanto, os grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação intragranular controlada de 5 a 14°, tornam possível aprimorar a resistência sem diminuir a capacidade de trabalho. Consequentemente, na chapa de aço de acordo com esta modalidade, a proporção dos grãos de cristal que têm, cada um, uma desorientação intragranular de 5 a 14° é definida para 20 % ou mais. Os grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação intragranular de menos de 5°, têm excelente na capacidade de trabalho, mas têm dificuldade em aumentar a resistência. Os grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação intragranular de mais de 14°, não contribuem para o aprimoramento da capacidade de flangeamento-estiramento, uma vez que têm diferentes capacidades de deformação entre os grãos de cristal.
[00061] A proporção dos grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação intragranular de 5 a 14°, pode ser medida por meio do método a seguir. Primeiro, em uma posição de profundidade de 1/4 de uma espessura de chapa t a partir da superfície da chapa de aço (porção 1/4 t) em uma seção transversal vertical a uma direção de laminação, uma região de 200 μm na direção de laminação e 100 μm em uma direção normal para a superfície laminada é submetida a uma análise EBSD em um passo de medição de 0,2 μm para obter informação sobre a orientação de cristal. Aqui, a análise EBSD é realizada usando um dispositivo que é composto de um microscópio eletrônico de varredura por emissão de campo térmico (JSM-7001F fabricado pela JEOL Ltda.) e um detector EBSD (detector HIKARI fabricado pela TSL Co., Ltda.), em uma velocidade de análise de 200 a 300 pontos/segundo. Então, em relação à informação sobre orientação de cristal obtida, uma região que tem uma desorientação de 15° ou mais e um diâmetro circular equivalente de 0,3 μm ou mais é calculada como um grão de cristal, a desorientação intragranular média dos grãos de cristal é calculada e é obtida a proporção dos grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação intragranular de 5 a 14°. O grão de cristal definido conforme descrito acima e a desorientação intragranular média podem ser calculados usando o software "OIM Analysis (marca registrada)" associado a um analisador EBSD.
[00062] A "desorientação intragranular" nesta modalidade significa "Propagação da Orientação de Grãos (GOS)" que é uma dispersão da orientação em um grão de cristal. O valor da desorientação intragranular é obtido como um valor médio de desorientações entre a orientação do cristal de referência e todos os pontos de medição no mesmo grão de cristal conforme descrito em "Misorientation Analysis of Plastic Deformation of Stainless Steel by EBSD and X-ray Diffraction Methods", KIMURA Hidehiko et al., Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers (série A), Vol. 71, N° 712, 2005, páginas 1722-1728. Nesta modalidade, a orientação do cristal de referência é uma orientação obtida pela média de todos os pontos de medição no mesmo grão de cristal. O valor GOS pode ser calculado usando o software "OIM Analysis (marca registrada) Versão 7.0.1" associado ao analisador EBSD.
[00063] Na chapa de aço de acordo com esta modalidade, as proporções de área das respectivas estruturas observadas por um microscópio óptico, tais como ferrita e bainita, e a proporção dos grãos de cristal que têm, cada um, uma desorientação intragranular de 5 a 14° não tem relação direta. Em outras palavras, por exemplo, mesmo que haja chapas de aço com a mesma proporção da área de ferrita e a mesma proporção da área de bainita, elas não têm necessariamente as mesmas proporções dos grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação intragranular de 5 a 14°. Consequentemente, é impossível obter propriedades equivalentes àquelas da chapa de aço de acordo com esta modalidade apenas ao controlar a proporção da área de ferrita e a proporção da área de bainita.
[00064] A chapa de aço de acordo com esta modalidade contém grãos de cristal duro A em que precipitados ou aglomerados com um diâmetro máximo de 8 nm ou menos estão dispersos nos grãos de cristal com uma densidade numérica de 1 x 1016 a 1 x 1019 partes/cm3 e grãos de cristal macios B nos quais precipitados ou aglomerados nos grãos de cristal com um diâmetro máximo de 8 nm ou menos estão dispersos, com uma densidade numérica de 1 x 1015 partes/cm3 ou menos, e a % em volume dos grãos de cristal duro A/(o % em volume dos grãos de cristal duros A + % em volume dos grãos de cristal macios B) é de 0,1 a 0,9. O total do % em volume dos grãos de cristal duro A e do % em volume dos grãos de cristal macios B é, de preferência, definido para 70 % ou mais e, mais preferivelmente, definido para 80 % ou mais. Em outras palavras, quando o % em volume de grãos de cristais dispersos com uma densidade numérica maior do que 1 x 1015 partes/cm3 e menor do que 1 x 1016 partes/cm3 é maior do que 30 %, às vezes é difícil obter propriedades equivalentes àquelas da chapa de aço de acordo com esta modalidade. Assim, o % em volume de grãos de cristal dispersos com uma densidade numérica maior do que 1 x 1015 partes/cm3 e menor do que 1 x 1016 partes/cm3 é, de preferência, definido para 30 % ou menos e, mais preferivelmente, definido para 20 % ou menos.
[00065] O tamanho dos "precipitados ou aglomerados" nos grãos de cristal duros A e nos grãos de cristal macios B é um valor obtido ao medir o diâmetro máximo de cada um dos vários precipitados por meio de um método de medição descrito depois e obter o valor médio dos valores medidos. O diâmetro máximo dos precipitados é definido como um diâmetro no caso em que o precipitado ou aglomerado tem um formato esférico e é definido como um comprimento diagonal no caso em que ele tem um formato de placa.
[00066] Os precipitados ou aglomerados no grão de cristal contribuem para o aprimoramento de fortalecimento da chapa de aço. No entanto, quando o diâmetro máximo dos precipitados excede 8 nm, a deformação se concentra nos precipitados em uma estrutura de ferrita no momento de trabalho da chapa de aço, sendo uma fonte geradora de vazios e, portanto, a possibilidade de deterioração na ductilidade aumenta e, assim, não é preferido. O limite mínimo do diâmetro máximo dos precipitados não precisa ser limitado em particular, mas é, de preferência, definido para 0,2 nm ou mais para exibir suficientemente de forma estável o efeito de aprimorar a resistência da chapa de aço obtida por uma força de fixação de discordâncias no grão de cristal.
[00067] Os precipitados ou aglomerados nesta modalidade são, de preferência, formados por carbonetos, nitretos ou carbonitretos de um tipo ou mais de elementos formadores de precipitados selecionados a partir do grupo que consiste em Ti, Nb, Mo e V. Aqui, o carbonitreto significa um precipitado combinado com carboneto no qual o nitrogênio e carboneto são misturados. Além disso, nesta modalidade, precipitados diferentes de carbonetos, nitretos ou carbonitretos do elemento de formação de precipitado/elementos de formação de precipitado descritos acima são deixados contidos em uma faixa que não prejudica as propriedades equivalentes àquelas da chapa de aço de acordo com esta modalidade.
[00068] Na chapa de aço de acordo com esta modalidade, as densidades numéricas dos precipitados ou aglomerados nos grãos de cristal dos grãos de cristal duros A e grãos de cristal macios B são limitadas com base no mecanismo a seguir, de modo a aumentar tanto a resistência como a ductilidade da chapa de aço alvo.
[00069] Uma vez que a densidade numérica dos precipitados nos grãos de cristal aumenta tanto nos grãos de cristal duros A como nos grãos de cristal macios B, a dureza de cada grão de cristal é concebida para aumentar. Pelo contrário, à medida que a densidade numérica de carbonetos precipitados nos grãos de cristal diminui tanto nos grãos de cristal duros A como nos grãos de cristal macios B, a dureza de cada grão de cristal é concebida para diminuir. Neste caso, o alongamento (alongamento total, alongamento uniforme) de cada grão de cristal aumenta, mas a contribuição para a resistência diminui.
[00070] Quando os grãos de cristal duros A e os grãos de cristal macios B têm substancialmente a mesma densidade numérica dos precipitados nos grãos de cristal, o alongamento em resposta à resistência à tração diminui, falhando em obter um equilibro de resistência e ductilidade suficiente (YP x El). Por outro lado, no caso em que a diferença na densidade numérica dos precipitados nos grãos de cristais entre os grãos de cristal duros A e os grãos de cristal macios B é grande, o alongamento em resposta à resistência à tração aumenta para poder obter um bom equilíbrio entre resistência e ductilidade. O grão de cristal duro A desempenha um papel no aumento da resistência principalmente. O grão de cristal macio B desempenha um papel no aumento da ductilidade principalmente. Os presentes inventores descobriram experimentalmente que, para se obter uma chapa de aço com um bom equilíbrio de resistência e ductilidade (YP x El), é necessário definir a densidade numérica dos precipitados nos grãos de cristal duros A para 1 x 1016 a 1 x 1019 partes/cm3 e definir a densidade numérica dos precipitados nos grãos de cristal macios B para 1 x 1015 partes/cm3 ou menos.
[00071] Quando a densidade numérica dos precipitados nos grãos de cristal duros A é menor do que 1 x 1016 partes/cm3, a resistência da chapa de aço se torna insuficiente, não conseguindo obter o equilíbrio de resistência e ductilidade suficiente. Além disso, quando a densidade numérica dos precipitados nos grãos de cristal duros A excede 1 x 1019 partes/cm3, o efeito de aprimorar a resistência da chapa de aço obtida pelo grãos de cristal duros A é saturado, se tornando a causa de um aumento nos custos em virtude de uma quantidade adicional do elemento formador de precipitado/elementos formadores de precipitado, ou a tenacidade da ferrita ou bainita deteriora e a capacidade de flangeamento-estiramento deteriora em alguns casos.
[00072] Quando a densidade numérica dos precipitados nos grãos de cristal macios B é maior do que 1 x 1015 partes/cm3, a ductilidade da chapa de aço se torna insuficiente, não conseguindo obter o equilíbrio de resistência e ductilidade suficiente. Pelas razões acima, nesta modalidade, a densidade numérica dos precipitados nos grãos de cristal duros A é definido como 1 x 1016 a 1 x 1019 partes/cm3 e a densidade numérica dos precipitados nos grãos de cristais macios B é definida como 1 x 1015 partes/cm3 ou menos.
[00073] Conforme para a estrutura nesta modalidade, a proporção do % em volume dos grãos de cristal duros A para todo o volume da estrutura da chapa de aço {o % em volume dos grãos de cristal duros A/(o % em volume dos grãos de cristal duros A + o % em volume dos grãos de cristal macios B)} está na faixa de 0,1 a 0,9. O % em volume dos grãos de cristal duros A em relação ao volume total da estrutura da chapa de aço é definido para 0,1 a 0,9, deste modo, obtendo o equilíbrio de resistência e ductilidade da chapa de aço alvo de forma estável. Quando a proporção entre o % em volume dos grãos de cristal duros A e o volume total da estrutura da chapa de aço é menor do que 0,1, a resistência da chapa de aço diminui, resultando em uma dificuldade em assegurar a resistência, a qual é uma resistência à tração de 480 MPa ou mais. Quando a proporção do % em volume dos grãos de cristal duros A excede 0,9, a ductilidade da chapa de aço se torna pequena.
[00074] A propósito, na chapa de aço de acordo com esta modalidade, o fato de a estrutura ser os grãos de cristal duros A ou os grãos de cristal macios B e o fato de a estrutura ser bainita ou ferrita nem sempre correspondem um ao outro. No caso em que a chapa de aço de acordo com esta modalidade é uma chapa de aço laminada a quente, por exemplo, os grãos de cristal duros A são, provavelmente, bainita principalmente e os grãos de cristal macios B são, provavelmente, ferrita principalmente. No entanto, a ferrita em grandes quantidades pode estar contida nos grãos de cristal duro A da chapa de aço laminada a quente ou bainita em grandes quantidades pode estar contida nos grãos de cristal macios B. A proporção da área de bainita ou ferrita na estrutura e a proporção dos grãos de cristal duros A e dos grãos de cristal macios B podem ser ajustadas por recozimento ou similar.
[00075] Na estrutura da chapa de aço de acordo com esta modalidade, o diâmetro máximo dos precipitados ou aglomerados nos grãos de cristal e a densidade numérica dos precipitados ou aglomerados com um diâmetro máximo de 8 nm ou menos podem ser medidos usando o método a seguir.
[00076] É difícil, embora dependendo da densidade de defeitos na estrutura, medir a quantidade dos precipitados com um diâmetro máximo de 8 nm ou menos nos grãos de cristal através de uma observação por meio de um microscópio eletrônico de transmissão (TEM) em geral. Por isso, é preferido medir o diâmetro máximo e a densidade numérica dos precipitados nos grãos de cristal usando um método de sonda atômica tridimensional (3D-AP) adequado para observar precipitados com um diâmetro máximo de 8 nm ou menos. Além disso, o método de observação por meio do 3D-AP é preferido para medir com precisão o diâmetro máximo e a densidade numérica dos aglomerados de menor tamanho dos precipitados.
[00077] O diâmetro máximo e a densidade numérica dos precipitados ou aglomerados nos grãos de cristal podem ser medidos como segue, por exemplo, usando o método de observação por meio de 3D-AP. Primeiro, uma amostra em formato de barra de 0,3 mm x 0,3 mm x 10 mm é cortada da chapa de aço a ser medida e usinada em um formato de agulha através de eletropolimento para ser definida como uma amostra. Usando esta amostra, meio milhão de átomos ou mais são medidos pelo 3D-AP em uma direção arbitrária em um grão de cristal e são visualizados através de um mapa tridimensional para serem analisados quantitativamente. Tal medição em uma direção arbitrária é realizada em 10 ou mais grãos de cristal diferentes e o diâmetro máximo de precipitados contidos em cada um dos grãos de cristal e a densidade numérica de precipitados com um diâmetro máximo de 8 nm ou menos (o número de precipitados por volume de uma região de observação) são obtidos como valores médios. Como o diâmetro máximo dos precipitados no grão de cristal, a partir dos precipitados, cada um tendo um formato evidente, o comprimento de barra daquela em formato de barra, o comprimento diagonal daquela em formato de placa e o diâmetro do formato esférico são definidos. Dos precipitados, aglomerados de menor tamanho não são evidentes em termos de seus formatos em muitos casos e, assim, os diâmetros máximos dos precipitados e aglomerados são, de preferência, determinados através de um método preciso de medição de tamanho usando evaporação de campo em um microscópio de campo iônico (FIM) ou similar.
[00078] Os grãos de cristal arbitrários e os resultados de medição em direções arbitrárias conforme acima permitem encontrar um estado de precipitação dos precipitados em cada grão de cristal e distinguir grãos de cristal com diferentes estados de precipitação de precipitados uns dos outros e encontrar uma proporção volumétrica dos mesmos.
[00079] Adicionalmente, além do método de medição descrito acima, também é possível usar um método de microscópio de campo iônico (FIM) que permite um campo visual mais amplo em combinação. O FIM é um método de projetar em duas dimensões uma distribuição de campo elétrico de superfície ao aplicar uma alta tensão a uma amostra em formato de agulha e introduzir um gás inerte. Em geral, os precipitados em um material de aço fornecem um contraste mais claro ou mais escuro do que uma matriz de ferrita. A evaporação de campo de um plano atômico específico é realizada em um plano atômico por um plano atômico para observar a ocorrência e o desaparecimento do contraste de precipitados, tornando possível estimar com precisão o tamanho do precipitado em uma direção da profundidade.
[00080] Nesta modalidade, a capacidade de flangeamento-estira- mento é avaliada através de um método de ensaio de flangeamento- estiramento de tipo sela usando um produto moldado de tipo sela. A Figura 1A e a Figura 1B são vistas, cada uma ilustrando um produto moldado de tipo sela a ser usado para um método de ensaio de flangeamento-estiramento de tipo sela nesta modalidade, a Figura 1A em vista em perspectiva e a Figura 1B em vista plana. No método de ensaio de flangeamento-estiramento de tipo sela, concretamente, um produto moldado em formato de sela 1 que simula o formato de um flange formado por uma porção linear e uma porção em arco, conforme ilustrado nas Figura 1A e Figura 1B, é comprimido e a capacidade de flangeamento-estiramento é avaliada usando uma altura de formato limítrofe neste momento. No método de ensaio de flangeamento-estiramento de tipo sela nesta modalidade, uma altura de formato limítrofe H (mm) obtida quando uma folga no tempo de punção de uma porção de borda 2 é definida para 11 % e é medida usando o produto moldado de tipo sela 1, no qual o raio de curvatura R da porção de borda 2 é definido para 50 a 60 mm e o ângulo de abertura θ da porção de borda 2 é definido para 120°. Aqui, a folga indica a relação de um espaço entre uma punção e outra punção e a espessura do corpo de prova. Na verdade, a folga é determinada pela combinação de uma ferramenta de perfuração e espessura da chapa para, deste modo, significar que 11 % satisfazem uma faixa de 10,5 a 11,5 %. Quanto à determinação da altura de formato limítrofe H, se há ou não uma fenda com um comprimento de 1/3 ou mais da espessura da chapa é observado visualmente após a conformação e, então, a altura de formato limítrofe sem a existência de trincamentos é determinada como a altura de formato limítrofe.
[00081] Em um ensaio de expansão de furo convencional usado como um método de ensaio para lidar com a capacidade de flangeamento-estiramento, a chapa leva a uma fratura com pouca ou nenhuma tensão distribuída em uma direção circunferencial. Portanto, a deformação e o gradiente de tensão em torno de uma porção fraturada diferem daqueles em um tempo real de formação de flange. Além disso, no ensaio de expansão de furo, a avaliação é feita no momento em que ocorre uma fratura que penetra na espessura da chapa, ou similar, resultando no fato de que a avaliação que reflete a formação de flange original não é feita. Por outro lado, no ensaio de formação de flange de tipo sela usado nesta modalidade, a capacidade de flangeamento-estiramento considerando a distribuição de deformação pode ser avaliada e, assim, a avaliação que reflete a formação de flange original pode ser feita.
[00082] De acordo com a chapa de aço de acordo com esta modalidade, uma resistência à tração de 480 MPa ou mais pode ser obtida. Isto é, uma excelente resistência à tração pode ser obtida. O limite máximo da resistência à tração não está limitado em particular. Contudo, em uma faixa de componentes nesta modalidade, o limite máximo da resistência à tração prática é cerca de 1180 MPa. A resistência à tração pode ser medida ao fabricar um corpo de prova N° 5 descrito na norma JIS-Z2201 e realizar um ensaio de tração de acordo com um método de ensaio descrito na norma JIS-Z2241.
[00083] De acordo com a chapa de aço de acordo com esta modalidade, o produto da resistência à tração e da altura de formato limítrofe no ensaio de flange de tipo sela, o qual é 19500 mm • MPa ou mais, pode ser obtido. Isto é, excelente capacidade de flangeamento- estiramento pode ser obtida. O limite máximo deste produto não está limitado em particular. No entanto, em uma faixa de componentes nesta modalidade, o limite máximo deste produto prático é de cerca de 25000 mm • MPa.
[00084] De acordo com a chapa de aço de acordo com esta modalidade, o produto de um limite de elasticidade e ductilidade, o qual é de 10000 MPa^/o ou mais, pode ser obtido. Isto é, um excelente equilíbrio de resistência e ductilidade pode ser obtido.
[00085] Em seguida, será explicado um método de fabricação da chapa de aço de acordo com a modalidade da presente invenção. Neste método, uma laminação a quente, um primeiro resfriamento e um segundo resfriamento são executados nesta ordem.
Laminação a Quente
[00086] A laminação a quente inclui laminação e acabamento. Na laminação a quente, uma placa (tarugo de aço) com a composição química descrita acima é aquecida para ser submetida a laminação de desbaste. A temperatura de aquecimento da placa é definida para SRTmin°C, expressa pela Expressão (1) abaixo ou mais e 1260°C ou menos.SRTmin = [7000/{2,75 - log([Ti] x [C])} - 273) + 10000/{4,29 - log([Nb] x [C])} - 273)]/2 ■■■ (1)
[00087] Aqui, [Ti], [Nb] e [C] na Expressão (1) representam o teor de Ti, Nb e C em % em massa.
[00088] Quando a temperatura de aquecimento da placa é menor do que SRTmin°C, Ti e/ou Nb são/não são suficientemente mantidos em solução. Quando o Ti e/ou Nb são/não são colocados em solução no momento do aquecimento da escória, se torna difícil fazer com que o Ti e/ou Nb se precipitem como carbonetos (TiC, NbC) e aprimorar a resistência do aço por fortalecimento da precipitação. Além disso, quando a temperatura de aquecimento da placa é menor do que SRTmin°C, se torna difícil fixar o C pela formação dos carbonetos (TiC, NbC) para suprimir a geração de cementita prejudicial para a propriedade de rebarbação. Além disso, quando a temperatura de aquecimento da placa é menor do que SRTmin°C, é provável a proporção dos grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação de cristal intragranular de 5 a 14°, que seja pequena. Portanto, a temperatura de aquecimento da placa é definida para SRTmin°C ou mais. Por outro lado, quando a temperatura de aquecimento da placa é maior do que 1260°C, a elasticidade diminui em virtude de delaminação. Portanto, a temperatura de aquecimento da placa é definida para 1260°C ou menos.
[00089] Através de laminação de desbaste, é obtida uma barra desbastada. Depois disso, ao finalizar a laminação, uma chapa de aço laminada a quente é obtida. A deformação cumulativa nos três estágios finais (três passagens finais) na laminação final é definida para 0,5 a 0,6 de modo a definir a proporção dos grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação intragranular de 5 a 14° para 20 % ou mais e, em seguida, o resfriamento descrito depois é realizado. Isto é devido ao seguinte motivo. Os grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação intragranular de 5 a 14°, são gerados ao serem transformados em um estado de paraequilíbrio em uma temperatura relativamente baixa. Portanto, a densidade de discordância da austenita antes de transformação é limitada para uma determinada faixa na laminação a quente e, ao mesmo tempo, a taxa de resfriamento subsequente é limitada para uma determinada faixa, possibilitando controlar a geração dos grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação intragranular de 5 a 14°.
[00090] Isto é, a deformação cumulativa nos três estágios finais na laminação de acabamento e o resfriamento subsequente são controlados, deste modo, tornando possível controlar a frequência de nucleação dos grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação intragranular de 5 a 14°, e a taxa de crescimento subsequente. Como um resultado, é possível controlar a razão de área dos grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação intragranular de 5 a 14°, em uma chapa de aço a ser obtida após resfriamento. Mais concretamente, a densidade de discordância da austenita introduzida pela laminação de acabamento está relacionada principalmente com a frequência de nucleação e a taxa de resfriamento após a laminação está relacionada principalmente com a taxa de crescimento.
[00091] Quando a deformação cumulativa nos três estágios finais na laminação final é menor do que 0,5, a densidade de discordância da austenita a ser introduzida não é suficiente e a proporção dos grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação intragranular de 5 a 14°, se torna menos de 20 %. Portanto, a deformação cumulativa nos três estágios finais é definida como 0,5 ou mais. Por outro lado, quando a deformação cumulativa nos três estágios finais na laminação de acabamento excede 0,6, recristalização da austenita ocorre durante a laminação a quente e a densidade de discordância cumulativa em um momento de transformação diminui. Como um resultado, a proporção dos grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação intragranular de 5 a 14°, se torna menos de 20 %. Portanto, a deformaçãocumulativa nos três estágios finais é definida para 0,6 ou menos.
[00092] A deformação cumulativa nos três estágios finais na laminação final (εeff.) é obtida pela Expressão (2) abaixo.εeff. = ∑εi(t,T) ■■■ (2)
[00093] Aqui, εi(t,T) = εi0/exp{(t/TR)2/3},T R = T0 ■ exp(Q/RT), T 0 = 8,46 x 10-6, Q = 183200J, R = 8,314J/K ■ mol,
[00094] εi0 representa uma deformação logarítmica em um momento de redução, t representa um período de tempo cumulativo até imediatamente antes de resfriamento na passagem e T representa a temperatura de laminação na passagem.
[00095] Quando a temperatura de acabamento da laminação é definida para menos do que Ar3°C, a densidade de discordância da austenita antes de transformação aumenta excessivamente para, deste modo, fazer com que seja difícil definir grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação intragranular de 5 a 14°, para 20 % ou mais. Portanto, a temperatura de acabamento da laminação final é definida para Ar3°C ou mais.
[00096] A laminação de acabamento é, de preferência, realizada usando um laminador em tandem no qual uma pluralidade de laminadores é posicionada linearmente e que gira continuamente em uma direção para obter uma espessura desejada. Além disso, no caso em que a laminação final é realizada usando o laminador em tandem, resfriamento (resfriamento intersuporte) é executado entre os laminadores para controlar a temperatura da chapa de aço durante a laminação final dentro de uma faixa de Ar3°C ou mais para Ar3 + 150°C ou menos. Quando a temperatura máxima da chapa de aço durante a laminação final excede Ar3 + 150°C, o tamanho do grão se torna muito grande e, portanto, a deterioração da tenacidade é um problema.
[00097] A laminação a quente é realizada sob as mesmas condições acima, deste modo, tornando possível limitar a faixa de densidade de discordância da austenita antes de transformação e obter uma proporção desejada dos grãos de cristal que têm, cada um, uma desorientação intragranular de 5 a 14°.
[00098] Ar3 é calculado pela Expressão (3) abaixo considerando o efeito sobre o ponto de transformação através de redução com base na composição química da chapa de aço. Ar3 = 970 - 325 x [C] + 33 x [Si] + 287 x [P] + 40 x [Al] - 92 x ([Mn] + [Mo] + [Cu]) - 46 x ([Cr] + [Ni]) ■■■ (3)
[00099] Aqui, [C], [Si], [P], [Al], [Mn], [Mo], [Cu], [Cr] e [Ni] representam o teor de C, Si, P, Al, Mn, Mo, Cu, Cr e Ni em % em massa, respectivamente. Os elementos que não estão contidos são calculados como 0 %.
Primeiro Resfriamento, Segundo Resfriamento
[000100] Após a laminação a quente, o primeiro resfriamento e o segundo resfriamento da chapa de aço laminada a quente são realizados nesta ordem. No primeiro resfriamento, a chapa de aço laminada a quente é resfriada para uma primeira zona de temperatura de 600 a 750°C em uma taxa de resfriamento de 10°C/s ou mais. No segundo resfriamento, a chapa de aço laminada a quente é resfriada para uma segunda zona de temperatura de 450 a 650°C em uma taxa de resfriamento de 30°C/s ou mais. Entre o primeiro resfriamento e o segundo resfriamento, a chapa de aço laminada a quente é retida na primeira zona de temperatura durante 1 a 10 segundos. Após o segundo resfriamento, a chapa de aço laminada a quente é, de preferência, esfriada a ar.
[000101] Quando a taxa de resfriamento do primeiro resfriamento é menor do que 10°C/s, a proporção dos grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação de cristal intragranular de 5 a 14°, se torna pequena. Além disso, quando a temperatura final de resfriamento do primeiro resfriamento é menor do que 600°C, se torna difícil obter 5 % ou mais de ferrita por razão de área e, ao mesmo tempo, a proporção dos grãos de cristal que têm, cada um, uma desorientação de cristal intragranular de 5 a 14° se torna pequeno. Além disso, quando a temperatura final de resfriamento do primeiro resfriamento é maior do que 750°C, se torna difícil obter 5 % ou mais de proporção bainita por área e, ao mesmo tempo, a proporção dos grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação de cristal intragranular de 5 a 14°, se torna pequena.
[000102] Quando o tempo de retenção a 600 a 750°C excede 10 segundos, é provável que seja gerada cementite prejudicial para propriedade de rebarbação. Além disso, quando o tempo de retenção de 600 a 750°C excede 10 segundos, muitas vezes é difícil obter 5 % ou mais de bainita por razão de área e, além disso, a proporção dos grãos de cristal que têm, cada um, uma desorientação de cristal intragranular de 5 a 14° se torna pequena. Quando o tempo de retenção de 600 a 750°C é menor do que 1 segundo, se torna difícil obter 5 % ou mais de ferrita por razão de área e, ao mesmo tempo, a proporção dos grãos de cristal que têm, cada um, uma desorientação de cristal intragranular de 5 a 14° se torna pequena.
[000103] Quando a taxa de resfriamento do segundo resfriamento é menor do que 30°C/s, é provável que a cementita prejudicial para a propriedade de rebarbação seja gerada e, ao mesmo tempo, a proporção dos grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação de cristal intragranular de 5 a 14°, se torna pequena. Quando a temperatura final de resfriamento do segundo resfriamento é menor do que 450°C ou maior do que 650°C, a proporção dos grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação intragranular de 5 a 14°, se torna pequena.
[000104] O limite máximo da taxa de resfriamento em cada um dos primeiro resfriamento e segundo resfriamento não está limitado em particular, mas pode ser definido para 200°C /s ou menos, considerando a capacidade da instalação de uma unidade de resfriamento.
[000105] É eficaz estabelecer uma diferença de temperatura entre a temperatura final de resfriamento do primeiro resfriamento e a temperatura final de resfriamento do segundo resfriamento para 30 a 250°C. Quando a diferença de temperatura entre a temperatura final de resfriamento do primeiro resfriamento e a temperatura final de resfriamento do segundo resfriamento é menor do que 30°C, o % em volume dos grãos de cristal duros A para todo o volume da estrutura da chapa de aço {(o % em volume dos grãos de cristal duros A/( % em volume dos grãos de cristal duros A + % em volume dos grãos de cristal macios B)} se torna menor do que 0,1. Portanto, a diferença de temperatura entre a temperatura final de resfriamento do primeiro resfriamento e a temperatura final de resfriamento do segundo resfriamento é definida para 30°C ou mais, de preferência, definido para 40°C ou mais, e, mais preferivelmente, definido para 50°C ou mais. Quando a diferença de temperatura entre a temperatura final de resfriamento do primeiro resfriamento e a temperatura final de resfriamento do segundo resfriamento excede 250°C, o % em volume dos grãos de cristal duros A para todo o volume da estrutura da chapa de aço se torna maior do que 0,9. Portanto, a diferença de temperatura entre a temperatura final de resfriamento do primeiro resfriamento e a temperatura final de resfriamento do segundo resfriamento é definida para 250°C ou menos, de preferência definida para 230°C ou menos e, mais preferivelmente, definida para 220°C ou menos.
[000106] Além disso, a diferença de temperatura entre a temperatura final de resfriamento do primeiro resfriamento e a temperatura final de resfriamento do segundo resfriamento é definida para 30 a 250°C e, portanto, a estrutura contém os grãos de cristal duros A nos quais precipitados ou aglomerados com um diâmetro máximo de 8 nm ou menos estão dispersos nos grãos de cristal com uma densidade numérica de 1 x 1016 a 1 x 1019 partes/cm3 e os grãos de cristal macios B nos quais precipitados ou aglomerados com um diâmetro máximo de 8 nm ou menos estão dispersos nos grãos de cristal com uma densidade numérica de 1 x 1015 partes/cm3 ou menos.
[000107] Desta maneira, é possível obter a chapa de aço de acordo com esta modalidade.
[000108] No método de fabricação descrito acima, as condições de laminação a quente são controladas para, deste modo, introduzir discordâncias de trabalho na austenita. Então, é importante fazer com que as discordâncias de trabalho introduzidas permaneçam moderadas ao controlar as condições de resfriamento. Isto é, mesmo quando as condições de laminação a quente ou as condições de resfriamento são controladas independentemente, é impossível obter a chapa de aço de acordo com esta modalidade pelo fato de que é importante controlar apropriadamente as condições de laminação a quente e as condições de resfriamento. Condições diferentes daquelas acima não estão limitadas em particular, uma vez métodos bem conhecidos, tal como enrolamento através de um método bem conhecido após o segundo resfriamento, por exemplo, precisam ser usados. Além disso, as zonas de temperatura para precipitação são separadas, deste modo, tornando possível dispersar os grãos de cristal duros A e os grãos de cristal macios B.
[000109] A decapagem pode ser realizada de modo a remover carepas sobre a superfície. Contanto que as condições de laminação a quente e resfriamento sejam as mesmas, é possível obter efeitos similares, mesmo quando a laminação a frio, um tratamento térmico (recozimento), galvanização e assim por diante são realizados depois disso.
[000110] Na laminação a frio, a taxa de redução é, de preferência, definida para 90 % ou menos. Quando a taxa de redução na laminação a frio excede 90 %, a ductilidade às vezes diminui. Isto é concebível, uma vez que os grãos de cristal duros A e os grãos de cristal macios B são grandemente esmagados pela laminação a frio, e grãos recristalizados em um momento de recozimento após a laminação a frio invadem tanto as porções que eram os grãos de cristal duros A como os grãos de cristal macios B após a laminação a quente e não são mais os grãos de cristal com dois tipos de dureza. A laminação a frio não precisa ser executada e o limite mínimo da taxa de redução em laminação a frio é de 0 %. Conforme acima, uma chapa original laminada a quente intacta tem uma excelente maleabilidade. Por outro lado, nas discordâncias introduzidas pela laminação a frio, o Ti, Nb, Mo e assim por diante são unidos em um precipitado, deste modo, tornando possível aprimorar o ponto de elasticidade (YP) e a resistência à tração (TS). Assim, a laminação a frio pode ser usada para ajustar a resistência. Uma chapa de aço laminada a frio é obtida por meio de laminação a frio.
[000111] A temperatura de tratamento térmico (recozimento) após a laminação a frio é, de preferência, definida para 840°C ou menos. No momento de recozimento, fenômenos complicados, tais como o fortalecimento por precipitação de Ti e Nb que não precipitaram suficientemente no estágio de laminação a quente, recuperação de discordância e amolecimento por formação de precipitados, ocorrem. Quando a temperatura de recozimento excede 840°C, o efeito de espessamento dos precipitados é grande, os precipitados com um diâmetro máximo de 8 nm ou menos diminuem e, ao mesmo tempo, a proporção dos grãos de cristal que têm, cada um, uma desorientação de cristal intragranular de 5 a 14° se torna pequena. A temperatura de recozimento é, mais preferivelmente, definida para 820°C ou menos e, ainda mais preferivelmente, definida para 800°C ou menos. O limite mínimo da temperatura de recozimento não está definido em particular. Conforme descrito acima, isto acontece porque a chapa original laminada a quente intacta que não foi submetida a recozimento tem uma excelente maleabilidade.
[000112] Sobre a superfície da chapa de aço nesta modalidade, pode ser formada uma camada de galvanização. Isto é, uma chapa de aço galvanizada pode ser citada como outra modalidade da presente invenção. A camada de galvanização é, por exemplo, uma camada de galvanoplastia, uma camada de galvanização por imersão a quente ou uma camada de galvanização por imersão a quente com formação de liga. Como a camada de galvanização por imersão a quente e a camada de galvanização por imersão a quente com formação de liga, uma camada feita de pelo menos um de zinco e alumínio, por exemplo, pode ser citada. Concretamente, pode-se citar uma camada de galvanização por imersão a quente, uma camada de galvanização por imersão a quente com formação de liga, uma camada de galvanização de alumínio por imersão a quente, uma camada de galvanização de alumínio por imersão a quente, uma camada de galvanização Zn-Al por imersão a quente e assim por diante. Dos pontos de vista da capacidade de galvanização e resistência à corrosão, em particular, a camada de galvanização por imersão a quente e a camada de galvanização por imersão a quente com formação de liga são preferíveis.
[000113] Uma chapa de aço galvanizada a quente e uma chapa de aço galvanizada por imersão a quente com formação de liga são fabricadas realizando imersão a quente ou imersão a quente com formação de liga na chapa de aço supracitada de acordo com esta modalidade. Aqui, a imersão a quente com formação de liga significa que a imersão a quente é realizada para formar uma camada de imersão a quente sobre uma superfície e, em seguida, é realizado um tratamento de formação de liga para formar a camada de imersão a quente em uma camada de galvanização por imersão a quente. A chapa de aço que é submetida à galvanização pode ser a chapa de aço laminada a quente ou uma chapa de aço obtida após laminação a frio e o recozimento serem realizados na chapa de aço laminada a quente. A chapa de aço galvanizada a quente e a chapa de aço galvanizada por imersão a quente incluem a chapa de aço de acordo com esta modalidade e que tem a camada de imersão a quente e a camada de galvanização por imersão a quente fornecidas, respectivamente e, assim, é possível conseguir uma excelente propriedade de prevenção de ferrugem juntamente com os efeitos funcionais da chapa de aço de acordo com esta modalidade. Antes de realizar a galvanização, Ni ou similar pode ser aplicado à superfície como pré-galvanização.
[000114] Quando o tratamento térmico (recozimento) é realizado na chapa de aço, a chapa de aço pode ser imersa em um banho de galvanização por imersão a quente diretamente após ser submetida ao tratamento térmico para formar a camada de galvanização por imersão a quente sobre sua superfície. Neste caso, a chapa original para o tratamento térmico pode ser a chapa de aço laminada a quente ou a chapa de aço laminada a frio. Após a camada de galvanização por imersão a quente ser formada, a camada de galvanização por imersão a quente com formação de liga pode ser formada ao reaquecer a chapa de aço e realizar o tratamento de formação de liga para formar uma liga da camada de galvanização e o ferro base.
[000115] A chapa de aço laminada de acordo com a modalidade da presente invenção tem uma excelente propriedade de prevenção de ferrugem, uma vez que a camada de galvanização é formada sobre a superfície da chapa de aço. Assim, quando a espessura de um elemento automotivo é reduzida usando a chapa de aço galvanizada nesta modalidade, por exemplo, é possível evitar uma redução da vida útil de um automóvel que é causada pela corrosão do elemento.
[000116] Observe que as modalidades descritas acima ilustram meramente exemplos concretos de implementação da presente invenção, e o escopo técnico da presente invenção não deve ser interpretado de forma restritiva por estas modalidades. Isto é, a presente invenção pode ser implementada em várias formas sem se afastar do espírito técnico ou de suas características principais.
EXEMPLOS
[000117] Em seguida, exemplos da presente invenção serão explicados. As condições nos exemplos são condições exemplificativas empregadas para verificar a viabilidade e efeitos da presente invenção, e a presente invenção não está limitada às condições exemplificativas. A presente invenção pode empregar várias condições sem se afastar do espírito da presente invenção, contanto que se atinja os objetivos da presente invenção.
[000118] Os aços com as composições químicas ilustradas na Tabela 1 e na Tabela 2 foram fundidos para fabricar tarugos de aço, os tarugos de aço obtidos foram aquecidos para as temperaturas de aquecimento ilustradas na Tabela 3 e na Tabela 4 para serem submetidos à laminação a quente em trabalho a quente e depois submetidos à laminação de acabamento sob as condições ilustradas na Tabela 3 e na Tabela 4. As espessuras das chapas de aço laminadas a quente após a laminação de acabamento foram de 2,2 a 3,4 mm. Cada coluna em branco na Tabela 1 e na Tabela 2 indica que o valor de análise foi menor do que um limite de detecção. Cada sublinhado na Tabela 1 e Tabela 2 indica que o valor numérico da mesma está fora da faixa da presente invenção, e cada sublinhado na Tabela 4 indica que o valor numérico da mesma está fora da faixa adequada para a fabricação da chapa de aço da presente invenção.
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[000119] Ar3 (°C) foi obtido a partir dos componentes ilustrados na Tabela 1 e na Tabela 2 usando a Expressão (3).Ar3 = 970 - 325 x [C] + 33 x [Si] + 287 x [P] + 40 x [Al] - 92 x ([Mn] + [Mo] + [Cu]) - 46 x ([Cr] + [Ni]) ■■■ (3)
[000120] A deformação cumulativa nos três estágios finais foi obtida pela Expressão (2): εeff. = ∑εi(t,T) ■■■ (2)
[000121] Aqui, εi(t,T) = εi0/exp{(t/TR)2/3}, TR = T0 ■ exp(Q/RT),T0 = 8,46 x 10-6,Q = 183200J, R = 8,314J/K ■ mol,
[000122] εi0 representa a deformação logarítmica em um tempo de redução, t representa o período de tempo cumulativo até imediatamente antes de resfriamento na passagem e T representa a temperatura de laminação na passagem.
[000123] Em seguida, sob as condições ilustradas na Tabela 5 e Tabela 6, primeiro resfriamento, retenção em uma primeira zona de temperatura e segundo resfriamento foram realizados, e chapas de aço laminadas a quente dos Ensaios Nos 1 a 44 foram obtidas.
[000124] A chapa de aço laminada a quente do Ensaio N° 21 foi submetida à laminação a frio com uma proporção de redução ilustrada na Tabela 5 e submetida a um tratamento térmico em uma temperatura de tratamento térmico ilustrada na Tabela 5, e depois recebeu uma camada de galvanização por imersão a quente formada sobre a mesma e ainda um tratamento de formação de liga foi realizado para, deste modo, formar uma camada de galvanização por imersão a quente em liga (GA) sobre a superfície. As chapas de aço laminadas a quente dos Ensaios Nos 18 a 20 e 44 foram submetidas a um tratamento térmico nas temperaturas de tratamento térmico ilustradas na Tabela 5 e na Tabela 6. As chapas de aço laminadas a quente dos Ensaios Nos 18 a 20 foram submetidas a um tratamento térmico e, em seguida, receberam camadas de galvanização por imersão a quente (GI) formadas sobre cada uma delas. Cada sublinhado na Tabela 6 indica que o valor numérico da mesma está fora da faixa adequada para a fabricação da chapa de aço da presente invenção.
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[000125] Então, de cada uma das chapas de aço (as chapas de aço laminadas a quente dos Ensaios Nos 1 a 17 e 22 a 43, as chapas de aço laminadas a quente termicamente tratadas dos Ensaios Nos 18 a 20, e 44 e uma chapa de aço laminada a frio termicamente tratada do Ensaio N° 21), as frações estruturais (razão de área) de ferrita, bainita, martensita e perlita e a proporção de grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação intragranular de 5 a 14°, foram obtidas por meio dos métodos a seguir. Seus resultados estão ilustrados na Tabela 7 e na Tabela 8. O caso em que a martensita e/ou perlita está/estão contida(s) foi descrito na coluna "PROPORÇÃO DA ÁREA DE BAINITA" na tabela entre parênteses. Cada sublinhado na Tabela 8 indica que o valor numérico da mesma está fora da faixa da presente invenção.
Frações Estruturais (Proporções de Área) de Ferrita, Bainita,Martensita e Perlita
[000126] Primeiro, uma amostra coletada da chapa de aço foi atacada quimicamente por nital. Após o ataque, uma fotografia da estrutura obtida em uma posição de profundidade de 1/4 da espessura da chapa em um campo visual de 300 μm x 300 μm foi submetida a uma análise de imagem usando um microscópio óptico. Por meio desta análise de imagem, obteve-se a proporção da área de ferrita, a proporção da área de perlita e a proporção da área total de bainita e martensita. Em seguida, foi usada uma amostra atacada quimicamente por LePera e uma fotografia da estrutura obtida em uma posição de profundidade de 1/4 da espessura da chapa em um campo visual de 300 μm x 300 μm foi submetida a uma análise de imagem usando um microscópio óptico. Por meio desta análise de imagem, obteve-se a proporção da área total de austenita retida e martensita. Além disso, uma amostra obtida por esmerilhamento da superfície em uma profundidade de 1/4 da espessura da chapa de uma direção normal a uma superfície laminada foi usada, e a fração volumétrica da austenita retida foi obtida através de uma medição de difração por raios X. A fração volumétrica da austenita retida era equivalente à razão de área e, portanto, foi definida como a proporção da área de austenita retida. Então, a proporção da área de martensita foi obtida subtraindo a proporção da área de austenita retida da proporção da área total da austenita retida e da martensita e a proporção da área de bainita foi obtida subtraindo a proporção da área de martensita da proporção da área total de bainita e martensita. Dessa maneira, a proporção da área de cada um de ferrita, bainita, martensita, austenita retida e perlita foi obtida.
Proporção de Grãos de Cristal, Cada um Tendo uma Desorientação Intragranular de 5 a 14°
[000127] Em uma posição de profundidade de 1/4 de uma espessura de chapa t a partir da superfície da chapa de aço (porção 1/4 t) em uma seção transversal vertical a uma direção de laminação, uma região de 200 μm na direção de laminação e 100 μm em uma direção normal para a superfície laminada é submetida a uma análise EBSD em um passo de medição de 0,2 μm para obter informação sobre a orientação de cristal. Aqui, a análise EBSD é realizada usando um dispositivo que é composto de um microscópio eletrônico de varredura por emissão de campo térmico (JSM-7001F fabricado pela JEOL Ltda.) e um detector EBSD (detector HIKARI fabricado pela TSL Co., Ltda.), em uma velocidade de análise de 200 a 300 pontos/segundo. Então, em relação à informação sobre orientação de cristal obtida, uma região que tem uma desorientação de 15° ou mais e um diâmetro circular equivalente de 0,3 μm ou mais é calculada como um grão de cristal, a desorientação intragranular média dos grãos de cristal é calculada e é obtida a proporção dos grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação intragranular de 5 a 14°. O grão de cristal definido conforme descrito acima e a desorientação intragranular média podem ser calculados usando o software "OIM Analysis (marca registrada)" associado a um analisador EBSD.
[000128] De cada uma das chapas de aço (as chapas de aço laminadas a quente dos Ensaios Nos 1 a 17 e 22 a 43, as chapas de aço laminadas a quente termicamente tratadas dos Ensaios Nos 18 a 20 e 44 e chapa de aço laminada a frio termicamente tratada do Ensaio N° 21), o diâmetro máximo de precipitados ou aglomerados nos grãos de cristal e a densidade numérica de precipitados ou aglomerados com um diâmetro máximo de 8 nm ou menos foram medidos por meio do método a seguir. Além disso, o % em volume de grãos de cristal duros A e o % em volume de grãos de cristal macios B foram calculados usando os valores medidos obtidos para obter o % em volume dos grãos de cristal duros A/( % em volume dos grãos de cristal duros A + o % em volume dos grãos de cristal macios B) (uma proporção em volume A/(A + B)}. Os resultados são ilustrados na Tabela 7 e na Tabela 8.Medição do Diâmetro Máximo de Precipitados ou Aglomerados nos Grãos de Cristal e Densidade Numérica de Precipitados ou Aglomerados Com um Diâmetro Máximo de 8 nm ou Menos
[000129] O diâmetro máximo e a densidade numérica dos precipitados ou aglomerados nos grãos de cristal podem ser medidos como segue, por exemplo, usando o método de observação por meio de 3D-AP. Uma amostra em formato de barra de 0,3 mm x 0,3 mm x 10 mm é cortada da chapa de aço a ser medida e usinada em um formato de agulha através de eletropolimento para ser definida como uma amostra. Usando esta amostra, meio milhão de átomos ou mais são medidos pelo 3D-AP em uma direção arbitrária em um grão de cristal e são visualizados através de um mapa tridimensional para serem analisados quantitativamente. Tal medição em uma direção arbitrária é realizada em 10 ou mais grãos de cristal diferentes e o diâmetro máximo de precipitados contidos em cada um dos grãos de cristal e a densidade numérica de precipitados com um diâmetro máximo de 8 nm ou menos (o número de precipitados por volume de uma região de observação) são obtidos como valores médios. Como o diâmetro máximo dos precipitados no grão de cristal, a partir dos precipitados, cada um tendo um formato evidente, o comprimento de barra daquela em formato de barra, o comprimento diagonal daquela em formato de placa e o diâmetro do formato esférico são definidos. Dos precipitados, aglomerados de menor tamanho não são evidentes em termos de seus formatos em muitos casos e, assim, os diâmetros máximos dos precipitados e aglomerados são, de preferência, determinados através de um método preciso de medição de tamanho usando evaporação de campo em um microscópio de campo iônico (FIM) ou similar.
[000130] Adicionalmente, além do método de medição descrito acima, também é possível usar um método de microscópio de campo iônico (FIM) que permite um campo visual mais amplo em combinação. O FIM é um método de projetar em duas dimensões uma distribuição de campo elétrico de superfície ao aplicar uma alta tensão a uma amostra em formato de agulha e introduzir um gás inerte. Em geral, os precipitados em um material de aço fornecem um contraste mais claro ou mais escuro do que uma matriz de ferrita. A evaporação de campo de um plano atômico específico é realizada em um plano atômico por um plano atômico para observar a ocorrência e o desaparecimento do contraste de precipitados, tornando possível estimar com precisão o tamanho do precipitado em uma direção da profundidade.
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[000131] De cada uma das chapas de aço laminadas a quente dos Ensaios Nos 1 a 17 e 22 a 43, as chapas de aço laminadas a quente termicamente tratadas dos Ensaios Nos 18 a 20 e 44 e a chapa laminada a frio termicamente tratada do Ensaio N° 21, em um ensaio de tração, foram obtidas a resistência à elasticidade e a resistência à tração e, através de um ensaio de flangeamento-estiramento de tipo sela, foi obtida a altura limítrofe de um flange. Em seguida, o produto da resistência à tração (MPa) e da altura de formato limítrofe (mm) foi definido como um índice da capacidade de flangeamento-estiramento e o caso em que o produto foi 19500 mm.MPa ou mais foi considerado como excelente capacidade de flangeamento-estiramento. Além disso, o caso em que a resistência à tração (TS) era 480 MPa ou mais foi considerado como elevada resistência. Além disso, o caso em que o produto do limite de elasticidade (YP) e ductilidade (El) é de 10000 MPa.% ou mais foi considerado bom equilíbrio de resistência- ductilidade. Seus resultados são ilustrados na Tabela 9 e na Tabela 10. Cada sublinhado na Tabela 10 indica que o valor numérico da mesma está fora de uma faixa desejável.
[000132] Como para o ensaio de tração, um corpo de prova para o ensaio de tração JIS N° 5 foi coletado de um ângulo reto à direção de laminação e este corpo de prova foi usado para realizar o ensaio de acordo com a norma JISZ2241.
[000133] O ensaio de flangeamento-estiramento de tipo sela foi realizado usando um produto moldado de tipo sela no qual o raio de curvatura de uma borda é definido para R60 mm e o ângulo de abertura θ é definido para 120° e ajustando a folga no momento de perfuração da porção de borda para 11 %. A altura de formato limítrofe foi definida para uma altura de formato limítrofe sem existência de trincamentos ao observar visualmente se há ou não uma fissura com um comprimento de 1/3 ou mais da espessura da chapa após conformação.
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[000134] Nos exemplos da presente invenção (Ensaios Nos 1 a 21), foram obtidos a resistência à tração de 480 MPa ou mais, o produto da resistência à tração e da altura de formato limítrofe no ensaio de flangeamento-estiramento de tipo sela de 19500 mm.MPa ou mais e o produto do limite de elasticidade e da ductilidade de 10000 MPa.% ou mais.
[000135] Os Ensaios Nos 22 a 28 são, cada um, um exemplo comparativo no qual a composição química está fora da faixa da presente invenção. Nos Ensaios Nos 22 a 24 e no Ensaio N° 28, o índice da capacidade de flangeamento-estiramento não satisfez o valor alvo. No Ensaio N° 25, o teor total de Ti e Nb era pequeno e, assim, a capacidade de flangeamento-estiramento e o produto do limite de elasticidade (YP) e da ductilidade (El) não satisfizeram os valores alvo. No Ensaio No 26, o teor total de Ti e Nb era grande e, assim, a capacidade de trabalho deteriorou e trincamentos ocorreram durante a laminação.
[000136] Os Ensaios Nos 28 a 44 são, cada um, um exemplo comparativo no qual as condições de fabricação estavam fora de uma faixa desejável e, assim, uma ou mais das estruturas observadas por um microscópio óptico, a proporção dos grãos de cristal que têm, cada um, uma desorientação intragranular de 5 a 14°, a densidade numérica dos precipitados nos grãos de cristal duros A, a densidade numérica dos precipitados nos grãos de cristal macios B e a proporção volumétrica {o % em volume dos grãos de cristal duros A/(o % em volume dos grãos de cristal duros A + % em volume dos grãos de cristal macios B) não satisfaziam a faixa da presente invenção. Nos Ensaios Nos 29 a 41 e no Ensaio N° 44, a proporção dos grãos de cristal, cada um tendo uma desorientação intragranular de 5 a 14°, era pequena e, assim, o produto do limite de elasticidade (YP) e da ductilidade (El) e/ou o índice da capacidade de flangeamento- estiramento não satisfaziam os valores alvo/valor alvo. Nos Ensaios Nos 42 a 43, a proporção volumétrica {A/(A + B)} foi grande e, assim, o produto do limite de elasticidade (YP) e da ductilidade (El) e o índice da capacidade de flangeamento-estiramento não satisfizeram os valores alvo.
APLICABILIDADE INDUSTRIAL
[000137] De acordo com a presente invenção, é possível fornecer uma chapa de aço de elevada resistência, boa ductilidade e capacidade de flangeamento-estiramento e elevado limite de elasticidade. A chapa de aço da presente invenção é aplicável a um elemento do qual é requerida uma capacidade de flangeamento- estiramento rigorosa, ao mesmo tempo em que tem uma resistência elevada. A chapa de aço da presente invenção é um material adequado para a redução de peso obtida por uma redução de componentes automotivos e contribui para o aprimoramento da eficiência de combustível e assim por diante dos automóveis e, assim, tem alta aplicabilidade industrial.

Claims (8)

1. Chapa de aço, consistindo em: uma composição química representada, em % em massa, por: C: 0,008 a 0,150 %, Si: 0,01 a 1,70 %, Mn: 0,60 a 2,50 %, Al: 0,010 a 0,60 %, Ti: 0 a 0,200 %, Nb: 0 a 0,200 %, Ti + Nb: 0,015 a 0,200 %, Cr: 0 a 1,0 %, B: 0 a 0,10 %, Mo: 0 a 1,0 %, Cu: 0 a 2,0 %, Ni: 0 a 2,0 %, Mg: 0 a 0,05 %, REM: 0 a 0,05 %, Ca: 0 a 0,05 %, Zr: 0 a 0,05 %, P: 0,05 % ou menos, S: 0,0200 % ou menos, N: 0,0060 % ou menos, e saldo: Fe e impurezas; e caracterizada por uma estrutura representada, em razão de área, por: ferrita: 5 a 95 % e bainita: 5 a 95 %, na qual: quando uma região cercada por um contorno de grão que tem uma desorientação de 15° ou mais e que tem um diâmetro circular equivalente de 0,3 μm ou mais é definida como um grão de cristal, que a proporção de grãos de cristais, cada um tendo uma desorientação intragranular de 5 a 14° para todos os grãos de cristal, é de 20 a 100 % por razão de área, e grãos de cristais duros A nos quais precipitados ou aglomerados com um diâmetro máximo de 8 nm ou menos estão dispersos nos grãos de cristal com uma densidade numérica de 1 x 1016 a 1 x 1019 partes/cm3 e grãos de cristal macios B nos quais precipitados ou aglomerados com um diâmetro máximo de 8 nm ou menos estão dispersos nos grãos de cristal com uma densidade numérica de 1 x 1015 partes/cm 3 ou menos estão contidos e o % em volume dos grãos de cristal duros A /(o % em volume dos grãos de cristal duros A + o % em volume dos grãos de cristal macios B) é de 0,1 a 0,9.
2. Chapa de aço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que: a resistência à tração é de 480 MPa ou mais, o produto da resistência à tração e uma altura de formato limítrofe em um ensaio de estiramento-flange de tipo sela é 19,500 mm^MPa ou mais, e o produto de um limite de elasticidade e ductilidade é de 10000 MPa^% ou mais.
3. Chapa de aço, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que: a composição química contém, em % em massa, um tipo ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em: Cr: 0,05 a 1,0 % e B: 0,0005 a 0,10 %.
4. Chapa de aço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que: a composição química contém, em % em massa, um tipo ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em: Mo: 0,01 a 1,0 % Cu: 0,01 a 2,0 %, e Ni: 0,01 % a 2,0 %.
5. Chapa de aço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que: a composição química contém, em % em massa, um tipo ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em: Ca: 0,0001 a 0,05 %, Mg: 0,0001 a 0,05 %, Zr: 0,0001 a 0,05 %, e REM: 0,0001 a 0,05 %.
6. Chapa de aço galvanizada, caracterizada pelo fato de que: uma camada de galvanização é formada sobre uma superfície da chapa de aço como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 5.
7. Chapa de aço galvanizada, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que: a camada de galvanização é uma camada de galvanização por imersão a quente.
8. Chapa de aço galvanizada, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que: a camada de galvanização é uma camada de galvanização por imersão a quente por formação de liga.
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