BR112019010707A2

BR112019010707A2 - chapa de aço temperado e revestido, método de produção de chapas de aço temperado e revestido, uso de chapa de aço e veículo

Info

Publication number: BR112019010707A2
Application number: BR112019010707A
Authority: BR
Inventors: Pipard Jean-Marc; Olivier Thenot Marc
Original assignee: Arcelormittal
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2017-12-19
Publication date: 2019-10-01
Also published as: JP7118972B2; WO2018122679A1; UA124280C2; MX2019007165A; MA47078A; US12065724B2; EP3559296B1; WO2018115935A1; FI3559296T3; CA3047945A1; US20200095657A1; MA47078B1; HUE065773T2; CN110088320B; KR102325721B1; JP2020509202A; RU2019122578A3; RU2756939C2; CA3047945C; RU2019122578A

Abstract

a presente invenção refere-se a uma chapa de aço temperado e revestido que possui composição que compreende os elementos a seguir, expressos em percentual em peso: 0,17% = carbono = 0,25%, 1,8% = manganês = 2,3%, 0,5% = silício = 2,0%, 0,03% = alumínio = 1,2%, enxofre = 0,03% e fósforo = 0,03%, que pode conter um ou mais dos elementos opcionais a seguir: cromo = 0,4%, molibdênio = 0,3%, nióbio = 0,04% e titânio = 0,1%, em que a composição restante é composta de ferro e impurezas inevitáveis causadas pelo processamento, a microestrutura da mencionada chapa de aço compreende, em fração de área, de 3 a 20% de austenita residual, pelo menos 15% de ferrite, 40 a 85% de bainita temperada e pelo menos 5% de martensita temperada, em que quantidades acumuladas de martensita temperada e austenita residual são de 10 a 30%. ela também se refere a um método de fabricação com seu uso.

Description

“CHAPA DE AÇO TEMPERADO E REVESTIDO, MÉTODO DE PRODUÇÃO DE CHAPAS DE AÇO TEMPERADO E REVESTIDO, USO DE CHAPA DE AÇO E VEÍCULO” Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se a uma chapa de aço temperado e revestido com excelentes propriedades mecânicas, adequada para uso na fabricação de veículos.

Antecedentes da Invenção [002] Intensos esforços de pesquisa e desenvolvimentos são realizados para reduzir a quantidade de material utilizado em carros, aumentando-se a resistência do material. Por outro lado, o aumento da resistência das chapas de aço reduz a plasticidade e, portanto, é necessário o desenvolvimento de materiais com alta resistência e alta plasticidade.

[003] Muitos aços de alta resistência com plasticidade excelente foram, portanto, desenvolvidos, tais como aços TRIP. Recentemente, grandes esforços ocorrem para desenvolver aços TRIP com propriedades como alta resistência e alta plasticidade, pois aço TRIP é um bom compromisso entre resistência mecânica e plasticidade, devido à sua estrutura complexa que inclui ferrita, que é um componente maleável, componentes mais duros, como ilhas de martensita e austenita (MA), cuja maioria consiste de austenita residual, e, finalmente, a matriz de ferrita bainítica, que possui resistência mecânica e maleabilidade que são intermediárias entre ferrita e as ilhas de MA.

[004] Aços TRIP possuem capacidade muito alta de consolidação, o que possibilita boa distribuição das deformações no caso de colisão ou mesmo durante a conformação da peça do automóvel. É possível, portanto, produzir partes que sejam tão complexas quanto as feitas de aços convencionais, mas com propriedades mecânicas aprimoradas, o que possibilita, por sua vez, reduzir a espessura das partes para atender

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2/17 especificações funcionais idênticas em termos de desempenho mecânico. Esses aços são, portanto, uma resposta eficaz às exigências de redução de peso e aumento da segurança em veículos. No campo de chapas de aço laminadas a quente ou a frio, esse tipo de aço possui aplicações, entre outras, para partes estruturais e de segurança para veículos automotivos.

[005] Essas propriedades são associadas à estrutura desses aços, que consiste de uma fase de matriz que pode compreender ferrita, bainita ou martensita, isoladamente ou em combinação entre si, enquanto outros componentes microestruturais, como austenita residual, podem estar presentes. A austenita residual é estabilizada pela adição de silício ou alumínio, elementos que retardam a precipitação de carbonetos. A presença de austenita residual fornece alta maleabilidade à chapa de aço antes de ser moldada em uma peça. Sob o efeito de deformação subsequente, por exemplo, quando sofre tensão uniaxial, a austenita residual de uma chapa feita de aço TRIP é transformada progressivamente em martensita, o que resulta no endurecimento substancial e atraso do surgimento de seções côncavas.

[006] Para atingir resistência à tensão de mais de 800 a 1000 MPa, foram desenvolvidos aços multifaces com estrutura predominantemente bainítica. Na indústria automotiva ou na indústria em geral, esses aços são convenientemente utilizados para partes estruturais, como travessas de parachoques, pilares, vários reforços e partes de desgaste resistentes à abrasão. A plasticidade dessas partes requer simultaneamente, entretanto, nível suficiente de alongamento total, de mais de 10%.

[007] Todas essas chapas de aço apresentam equilíbrios relativamente bons de resistência e maleabilidade, mas é necessária melhoria da resistência de produção e desempenho de expansão de orifícios em comparação com aços atualmente em produção, particularmente para chapas de aço revestido.

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Descrição da Invenção [008] O propósito da presente invenção é o de solucionar estes problemas, produzindo-se chapas de aço disponíveis que possuam, simultaneamente:

limite de resistência à tração maior ou igual a 900 MPa e, preferencialmente, acima de 1000 MPa;

alongamento total maior ou igual a 17%; e razão de expansão de orifícios maior ou igual a 18%.

[009] Preferencial mente, esse aço pode também ser bastante adequado para conformação, particularmente para laminação e boa soldabilidade.

[0010] Outro objeto da presente invenção é disponibilizar um método de fabricação dessas chapas que seja compatível com aplicações industriais convencionais e que seja também robusto para mudanças de parâmetros de fabricação.

[0011] Este objeto é atingido fornecendo-se uma chapa de aço de acordo com a reivindicação 1. A chapa de aço pode também compreender características de acordo com as reivindicações 2 a 8. Outro objeto é atingido fornecendo-se o método de acordo com as reivindicações 9 ou 10. Outro aspecto é atingido fornecendo-se partes ou veículos de acordo com as reivindicações 11 a 13.

Descrição de Realizações da Invenção [0012] Outras características e vantagens da presente invenção ficarão evidentes a partir da descrição detalhada da presente invenção a seguir.

[0013] Carbono está presente no aço de acordo com a presente invenção em teor de 0,17% a 0,25%. Carbono é um elemento formador de gama e promove a estabilização de austenita. Além disso, ele pode ser

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4/17 envolvido na formação de precipitados que endurecem ferrita. Preferencialmente, o teor de carbono é de pelo menos 0,18% para atingir efeito TRIP por austenita retida e, no máximo, 0,25% para evitar prejuízos à soldabilidade. O teor de carbono é convenientemente de 0,18 a 0,23%, inclusive, para otimizar as propriedades de alta resistência e alongamento.

[0014] Manganês está presente no aço de acordo com a presente invenção em teor de 1,8% a 2,3%. Manganês é um elemento que fornece endurecimento por solução sólida substituta em ferrita. É necessário teor mínimo de 1,8% em peso para obter a resistência à tensão desejada. Manganês acima de 2,3%, entretanto, retarda a formação de bainita e amplia ainda mais a formação de austenita com percentual mais baixo de carbono, que, em estágio posterior, transforma-se em martensita, o que é prejudicial para as propriedades mecânicas do aço.

[0015] Silício está presente no aço de acordo com a presente invenção em teor de 0,5% a 2,0%. O silício desempenha papel importante na formação da microestrutura por desacelerar a precipitação de carbonetos, o que permite a concentração do carbono na austenita residual para sua estabilização. Silício desempenha papel eficaz combinado com o de alumínio, cujos melhores resultados, com relação às propriedades especificadas, são obtidos em níveis de teor acima de 0,5% O teor de silício deve ser limitado a 2,0% em peso para aumentar a capacidade de revestimento por imersão a quente. O teor de silício será preferencial mente de 0,6 a 1,8%, pois, acima de 1,8%, o silício, em combinação com manganês, pode formar martensita quebradiça em vez de bainita. Teor menor ou igual a 1,8% fornece simultaneamente adequabilidade muito boa para soldagem e boa capacidade de revestimento.

[0016] Alumínio está presente no aço de acordo com a presente invenção em teor de 0,03% a 1,2% e, preferencialmente, 0,03% a 0,6%. O

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5/17 alumínio desempenha papel importante na presente invenção por desacelerar muito a precipitação de carbonetos; seu efeito é combinado com o de silício, para retardar suficientemente a precipitação de carbonetos e estabilizar a austenita residual. Esse efeito é obtido quando o teor de alumínio for de mais de 0,03% e quando for de menos de 1,2%. O teor de alumínio será preferencialmente menor ou igual a 0,6%. Também se acredita geralmente que altos níveis de alumínio aumentem a erosão de materiais refratários e o risco de bloqueio dos bocais durante a fundição do aço após a laminação. Em quantidades excessivas, o alumínio reduz a maleabilidade a quente e aumenta o risco de surgimento de defeitos durante a fundição contínua. Sem controle cuidadoso das condições de fundição, micro e macro defeitos de segregação resultarão, ao final, em segregação central na chapa de aço recozida. Essa banda central será mais dura que sua matriz circunvizinha e prejudicará a plasticidade do material.

[0017] Enxofre também é um elemento residual, cujo teor deverá ser mantido o mais baixo possível. O teor de enxofre é, portanto, limitado a 0,03% na presente invenção. Teor de enxofre de 0,03% ou acima reduz a maleabilidade por conta da presença excessiva de sulfetos como MnS (sulfetos de manganês), o que reduz a viabilidade do aço e é também uma fonte para o início de rachaduras.

[0018] Fósforo pode estar presente em teor de até 0,03%. Fósforo é um elemento que endurece em solução sólida, mas reduz significativamente a adequabilidade para soldadura por pontos e maleabilidade a quente, particularmente devido à sua tendência à segregação de limites de grãos ou sua tendência à cossegregação com manganês. Por essas razões, seu teor deve ser limitado a 0,03% para obter boa adequabilidade para soldadura em pontos e boa maleabilidade a quente. Ele também é um elemento residual, cujo teor deverá ser limitado.

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6/17 [0019]Cromo pode estar opcionalmente presente no aço de acordo com a presente invenção em teor de até 0,4%, preferencialmente de 0,05% a 0,4%. Cremo, como manganês, aumenta a capacidade de endurecimento por promover a formação de martensita. Este elemento, quando estiver presente em teor de mais de 0,05%, é útil para atingir resistência à tensão mínima. Quando estiver acima de 0,4%, a formação de bainita é tão retardada que a austenita não é suficientemente enriquecida em carbono. Essa austenita, de fato, seria transformada mais ou menos totalmente em martensita durante o resfriamento à temperatura ambiente e o alongamento total seria baixo demais.

[0020] Molibdênio é um elemento opcional e pode adicionado até 0,3% ao aço de acordo com a presente invenção. Molibdênio desempenha papel eficaz na configuração de dureza e capacidade de endurecimento, retarda o surgimento de bainita e evita a precipitação de carbonetos em bainita. A adição de molibdênio aumenta excessivamente, entretanto, o custo da adição de elementos de liga, de forma que, por razões econômicas, seu teor é limitado a 0,3%.

[0021] Nióbio poderá ser adicionado ao aço em teor de até 0,04%. Ele é um elemento adequado para formação de carbonitretos, a fim de fornecer resistência ao aço de acordo com a presente invenção por meio de endurecimento da precipitação. Como nióbio atrasa a recristalização durante o aquecimento, a microestrutura formada ao final do recozimento é mais fina, gerando endurecimento do produto. Quando o teor de nióbio for de mais de 0,04%, entretanto, a quantidade de carbonitretos é tão grande que poderá reduzir a maleabilidade do aço.

[0022] Titânio é um elemento opcional que pode ser adicionado ao aço de acordo com a presente invenção em teor de até 0,1% e, preferencialmente, 0,005% a 0,1%. Como o nióbio, ele é envolvido em

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7/17 carbonitretos, de forma que desempenha papel no endurecimento. Ele também está envolvido, entretanto, na formação de TIN que aparece durante a solidificação do produto fundido. A quantidade de Ti é limitada a 0,1% para evitar TiN áspero e prejudicial à expansão de orifícios. Caso o teor de titânio seja de menos de 0,005%, ele não causa nenhum efeito ao aço de acordo com a presente invenção.

[0023] O aço de acordo com a presente invenção apresenta uma microestrutura que compreende, em fração de área, 3 a 20% de austenita residual, pelo menos 15% de ferrita, 40 a 85% de bainita e, no mínimo, 5% de martensita temperada, em que as quantidades acumuladas de martensita temperada e austenita residual são de 10 a 30%.

[0024] Componentes de ferrita fornecem alongamento aprimorado ao aço de acordo com a presente invenção. Para garantir o alcance de alongamento total no nível necessário, ferrita está presente em nível mínimo de 15% em fração de área para ter resistência à tensão de 900 MPa ou mais, com pelo menos 17% de alongamento total e razão de expansão de orifícios de 18% ou mais. Ferrita é formado durante a etapa de processo de recozimento em estágios de aquecimento e manutenção ou durante o resfriamento após o recozimento. Esse ferrita pode ser endurecido por meio da introdução de um ou mais elementos em solução sólida. Silício e/ou manganês são normalmente adicionados a esses aços ou introduzindo-se elementos de formação de precipitado, tais como titânio, nióbio e vanádio. Esse endurecimento normalmente ocorre durante o recozimento de chapas de aço laminadas a frio e é, portanto, eficaz antes da etapa de têmpera, mas não prejudica a capacidade de processamento.

[0025] Martensita temperada está presente em nível mínimo de 5% em fração de área e, preferencialmente, de 10% no aço de acordo com a presente invenção. Martensita é formada durante o resfriamento após a

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8/17 imersão da austenita instável formada durante recozimento e também durante o resfriamento final após o processo de manutenção da transformação de bainita. Essa martensita é temperada durante a etapa final de têmpera. Um dos efeitos dessa têmpera é a redução do teor de carbono da martensita, que é então menos dura e menos quebradiça. A martensita temperada é composta de ripas finas alongadas em uma direção no interior de cada grão emitido por um grão de austenita primária, em que bastões finos de carbonetos de ferro que possuem 50 a 200 nm de comprimento são precipitados entre as ripas apontadas na direção <111 >. Essa têmpera da martensita também permite o aumento da tensão de escoamento devido à redução da diferença de dureza entre as fases de martensita e ferrita ou bainita.

[0026] Bainita temperada está presente no aço de acordo com a presente invenção e fornece resistência ao aço. Bainita temperada está presente no aço em 40 a 85% em fração de área. Bainita é formada durante a manutenção à temperatura de transformação de bainita após o recozimento. Essa bainita pode incluir bainita granular, bainita superior e bainita inferior. Essa bainita é temperada durante a etapa final de têmpera para produzir bainita temperada.

[0027] Austenita residual é um componente essencial para garantir o efeito de TRIP e fornecer maleabilidade. Ela pode estar contida isoladamente ou na forma de ilhas de martensita e austenita (ilhas de MA). A austenita residual de acordo com a presente invenção está presente em quantidade de 3 a 20% em fração de área e possui preferencialmente percentual de carbono de 0,9 a 1,1%. Austenita residual rica em carbono contribui com a formação de bainita e também retarda a formação de carboneto em bainita. Seu teor deve, portanto, ser preferencialmente alto o suficiente para que o aço de acordo com a presente invenção seja suficientemente maleável com alongamento total preferencialmente acima de 17% e seu teor não deverá

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9/17 exceder 20%, pois geraria redução do valor das propriedades mecânicas.

[0028] A austenita residual é medida por meio de um método magnético denominado sigmametria, que consiste da medição do momento magnético do aço antes e depois de tratamento térmico que desestabiliza a austenita que seja paramagnético, ao contrário das outras fases, que são ferromagnéticas.

[0029] Além da proporção individual de cada elemento da microestrutura, as quantidades acumuladas de martensita temperada e austenita residual necessitam ser de 10 a 30% em fração de área, preferencialmente de 10 a 25%, maiores ou iguais a 15%, particularmente quando a quantidade de martensita temperada for de mais de 10%. Isso garante que as propriedades desejadas sejam alcançadas.

[0030] A chapa de aço de acordo com a presente invenção pode ser produzida por meio de qualquer método de fabricação apropriado e o técnico no assunto pode defini-lo. Prefere-se, entretanto, utilizar o método de acordo com a presente invenção, que compreende as etapas sucessivas a seguir:

fornecimento de composição de aço de acordo com a presente invenção;

reaquecimento do mencionado produto semiacabado até temperatura acima de Ac3;

laminação do mencionado produto semiacabado na faixa austenítica, em que a temperatura de acabamento da laminação a quente será de 750 ^QC a 1050 ^QC para obter uma chapa de aço laminada a quente;

resfriamento da chapa a uma velocidade de resfriamento de 20 a 150 ^sC/s até uma temperatura de bobinamento menor ou igual a 600 ^QC e bobinamento da mencionada chapa laminada a quente;

resfriamento da mencionada chapa laminada a quente até

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10/17 a temperatura ambiente;

realização opcional do processo de remoção de escamas sobre a mencionada chapa de aço laminada a quente;

realização de recozimento sobre a chapa de aço laminada a quente à temperatura de 400 ^QC a 750 ^QC;

realização opcional do processo de remoção de escamas sobre a mencionada chapa de aço recozida e laminada a quente;

laminação a frio da mencionada chapa de aço recozida e laminada a quente com taxa de redução de 30 a 80% para obter uma chapa de aço laminada a frio;

aquecimento da mencionada chapa de aço laminada a frio sob velocidade de 1 a 20 ^QC/s até temperatura de imersão de Ae1 a Ae3, à qual é mantida durante menos de 600 segundos;

resfriamento da chapa em seguida sob velocidade de mais de 5 ^QC/s até temperatura acima de Ms e abaixo de 475 -C, à qual é mantida durante 20 a 400 s;

resfriamento da chapa de aço em seguida à velocidade de resfriamento de não mais de 200 ^QC/s à temperatura ambiente;

reaquecimento da chapa de aço recozida em seguida sob velocidade de 1 ^QC/s a 20 ^QC/s até temperatura de imersão de 440 ^QC a 600 ^QC, à qual é mantida durante menos de 100 s e, em seguida, a chapa de aço é imersa a quente em banho de revestimento de zinco ou liga de zinco para sua têmpera e revestimento; e resfriamento da chapa de aço temperado e revestido até a temperatura ambiente sob velocidade de resfriamento de 1 ^QC/s a 20 ^QC/s.

[0031] Particularmente, os inventores do presente descobriram que a realização de uma etapa final de têmpera antes e durante o revestimento por imersão a quente das chapas de aço de acordo com a presente invenção

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11/17 aumentará a plasticidade sem impactos significativos sobre outras propriedades das mencionadas chapas de aço. Essa etapa de têmpera reduz a diferença de dureza entre a fase mole, como ferrita, e fases duras, como martensita e bainita. Essa redução da diferença de dureza melhora as propriedades de expansão de orifícios e plasticidade. Além disso, outra redução dessa diferença de dureza é obtida aumentando-se a dureza de ferrita por meio da adição de silício e manganês e/ou por meio de precipitação de carbonetos durante o recozimento. Por meio do endurecimento controlado de fases moles e amolecimento de fases duras, atinge-se aumento significativo da plasticidade sem redução simultânea da resistência desse aço.

[0032] O processo de acordo com a presente invenção inclui o fornecimento de fundição semiconcluída de aço com composição química dentro da faixa de acordo com a presente invenção, conforme descrito acima. A fundição pode ser realizada em lingotes ou continuamente na forma de placas ou tiras, ou seja, com espessura que varia de cerca de 220 mm para placas até várias dezenas de milímetros para tiras. Chapas com a composição química descrita acima, por exemplo, são fabricadas por meio de fundição contínua e são fornecidas para laminação a quente. Neste ponto, a chapa pode ser laminada diretamente de acordo com a fundição contínua ou pode ser primeiramente resfriada até a temperatura ambiente e reaquecida em seguida acima de Ac3.

[0033] A temperatura da placa que é submetida a laminação a quente é geralmente de mais de 1000 ^QC e necessita estar abaixo de 1300 ^QC. As temperaturas mencionadas no presente são definidas para garantir que todos os pontos da placa atinjam a faixa austenítica. Caso a temperatura da placa esteja abaixo de 1000 ^QC, carga excessiva é imposta ao laminador. Além disso, a temperatura não deve estar acima de 1300 ^QC para evitar risco de crescimento prejudicial de grãos austeníticos, o que resulta em grãos de ferrita

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12/17 ásperos que reduzem a capacidade desses grãos de recristalizar-se durante a laminação a quente. Adicionalmente, temperaturas acima de 1300 ^QC aumentam o risco de formação de óxidos de camada espessa que são prejudiciais durante a laminação a quente. A temperatura de laminação de acabamento deve ser de 750 ^QC a 1050 ^QC para garantir que a laminação a quente ocorra completamente na faixa austenítica.

[0034] A chapa de aço laminada a quente obtida dessa forma é resfriada em seguida a uma velocidade de 20 a 150 ^QC/s até temperatura abaixo de 600 ^QC. A chapa é então bobinada a uma temperatura de bobinamento abaixo de 600 ^QC, pois, acima dessa temperatura, existe risco de oxidação intergranular. A temperatura de bobinamento preferida para a chapa de aço laminada a quente de acordo com a presente invenção é de 400 a 500 ^QC. Em seguida, a chapa de aço laminada a quente é mantida em resfriamento à temperatura ambiente.

[0035] Se necessário, a chapa de aço laminada a quente de acordo com a presente invenção sofre uma etapa de remoção de escamas por meio de quaisquer processos apropriados, tais como decapagem, remoção por escovas ou esfregação sobre a chapa de aço laminada a quente.

[0036] Após a conclusão da remoção das escamas, a chapa de aço sofre uma etapa de recozimento sob temperatura de 400 a 750 ^QC para garantir homogeneidade da dureza na bobina. Esse cozimento pode, por exemplo, durar de 12 minutos a 150 horas. A chapa laminada a quente recozida pode sofrer um processo opcional de remoção de escamas para remover escamas após esse recozimento, se necessário. Em seguida, a chapa laminada a quente recozida é laminada a frio com redução da espessura de 30 a 80%.

[0037] A chapa laminada a frio sofre então uma etapa de recozimento, na qual é aquecida sob velocidade de aquecimento de 1 a 20

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13/17 ^QC/s, que é preferencialmente maior que 2 ^QC/s, até temperatura de imersão de Ae1 a Ae3, no domínio intercrítico, à qual é mantida durante mais de 10 segundos para garantir o quase-equilíbrio para transformação de austenita e menos de 600 segundos.

[0038] A chapa é resfriada em seguida sob velocidade de mais de 5 ^sC/s, preferencialmente mais de 30 ^sC/s, até temperatura acima de Ms e abaixo de 475 -C, à qual é mantida durante 20 a 400 s, preferencialmente durante 30 a 380 segundos. Essa manutenção entre Ms e 475 ^QC é realizada para formar bainita, para temperar martensita se formada anteriormente e para facilitar o enriquecimento de austenita em carbono. Manter a chapa de aço laminada a frio por menos de 20 segundos geraria quantidade muito baixa de bainita e enriquecimento de austenita insuficiente, o que leva a uma quantidade de austenita residual abaixo de 4%. Por outro lado, manter a chapa laminada a frio durante mais de 400 s levaria à precipitação de carbonetos em bainita, de forma a reduzir o teor de carbono na austenita e reduzir sua estabilidade.

[0039] A chapa é resfriada em seguida a uma velocidade de resfriamento de não mais de 200 ^QC/s até a temperatura ambiente. Durante esse resfriamento, austenita residual instável transforma-se em martensita nova na forma de ilhas de MA e fornece o nível de resistência à tensão desejado ao aço de acordo com a presente invenção.

[0040] A chapa de aço laminada a frio recozida é aquecida em seguida a uma velocidade de aquecimento de 1 ^QC a 20 -C/s, preferencialmente mais de 2 -C/s, até temperatura de imersão de 440 a 600 -C, preferencialmente de 440 a 550 -C, durante menos de 100 s para homogeneizar e estabilizar a temperatura da tira e também para iniciar simultaneamente a têmpera da microestrutura.

[0041] Em seguida, a chapa de aço laminada a frio recozida é revestida com zinco ou uma liga de zinco passando-a em um banho de Zn

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14/17 líquido enquanto o processo de têmpera estiver em andamento. A temperatura do banho de Zn é normalmente de 440 a 475 ^QC. A chapa de aço revestido e temperado é obtida em seguida. Esse processo de têmpera garante a têmpera das fases de bainita e martensita e também é utilizado para estabelecer os teores de martensita e austenita residuais finais por meio de difusão de carbono.

[0042] Em seguida, a chapa de aço revestido e temperado é mantida em resfriamento até a temperatura ambiente a uma velocidade de resfriamento de 1 a 20 ^QC/s, preferencialmente de 5 a 15 ^QC/s.

Exemplos [0043] Os testes e exemplos apresentados a seguir são de natureza não restritiva, devem ser considerados apenas com propósitos de ilustração, exibirão as características vantajosas da presente invenção, exporão o significado dos parâmetros selecionados pelos inventores após extensos experimentos e também estabelecerão as propriedades que podem ser atingidas pelo aço de acordo com a presente invenção.

[0044] Amostras das chapas de aço de acordo com a presente invenção e com alguns graus comparativos foram preparadas com as composições reunidas na Tabela 1 e os parâmetros de processamento reunidos nas Tabelas 2 e 3. As microestruturas correspondentes dessas chapas de aço foram reunidas na Tabela 4 e as propriedades na Tabela 5.

Tabelai

Composições dos testes

Aços	C	Mn	Si	Al	S	P	N	Cr	Nb	Ti
1	0,200	2,20	1,501	0,040	0,006	0,012	0,0050	0,200	-	-
2	0,213	2,14	1,490	0,040	0,003	0,010	0,0030	0,350	-	-
3	0,210	2,10	0,750	0,750	0,005	0,012	0,0048	0,1	0,02	-

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Tabelas 2 e3 Parâmetros de processo dos testes [0045] Antes da realização do tratamento de recozimento, todos os aços de acordo com a presente invenção, bem como as referências, foram reaquecidos a uma temperatura de 1000 ^QC a 1280 ^QC, submetidos em seguida a rolamento a quente com temperatura de rolamento de acabamento acima de 850 ^QC e bobinados em seguida a uma temperatura abaixo de 580 ^QC. As bobinas laminadas a quente foram processadas em seguida conforme reivindicado e então laminadas a frio com redução da espessura de 30 a 80%. Essas chapas de aço laminadas a frio foram então submetidas às etapas de recozimento e têmpera conforme exibido abaixo:

					Recozimento	Manutenção
Aços	Ae1 (^SC)	Ae3 (^SC)	Bs (^SC)	Ms (^SC)	Temperatura de manutenção (^SC)	Tempo de manutenção (s)	Velocidade de resfriamento (^SC)	Temperatura de manutenção (^SC)	Tempo de Manutenção (s)
1	730	865	538	370	870	155	30	405	370
2	730	865	530	365	870	155	46	405	370
3	726	937	568	379	850	100	30	430	200

Tabela 3

Parâmetros do processo de têmpera dos testes

		Têmpera	Revestimento
Testes	Aço	Temperatura de manutenção (^SC)	Tempo de manutenção (s)	Velocidade de resfriamento (^aC/s)	Temperatura de banho (^SC)	Tempo de revestimento (s)
Invenção 1	3	550	16	2,4	460	12
Invenção 2	3	550	30	1,3	460	23
Invenção 3	3	580	30	1,3	460	23
Comparativo	1	550	30	1,3	460	23

Petição 870190070869, de 25/07/2019, pág. 23/30

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		Têmpera	Revestimento
Testes	Aço	Temperatura de manutenção (^SC)	Tempo de manutenção (s)	Velocidade de resfriamento (^aC/s)	Temperatura de banho (^SC)	Tempo de revestimento (s)
1
Comparativo 2	1	550	16	2,4	460	12
Comparativo 3	2	550	30	1,3	460	23
Comparativo 4	2	550	16	2,4	460	12

Tabela 4

Microestruturas das amostras [0046] A microestrutura final de todas as amostras foi determinada utilizando-se testes conduzidos de acordo com padrões comuns em microscópios diferentes, como Microscópio Eletrônico de Varredura. Os resultados são exibidos abaixo:

T estes	Ferrita	Bainita temperada	Martensita temperada	Austenita residual
Invenção 1	39	42	11	8,0
Invenção 2	43	42	11	4,0
Invenção 3	44	41	11	3,0
Comparativo 1	8	77,0	11	4,0
Comparativo 2	3	76,5	11	9,5
Comparativo 3	L5	76,0	12	4,5
Comparativo 4	3	76,0	12	9,0

Petição 870190070869, de 25/07/2019, pág. 24/30

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Tabela 5

Propriedades mecânicas das amostras [0047] Foram determinadas as propriedades mecânicas a seguir de todos os aços de acordo com a presente invenção e aços comparativos:

YS: Tensão de escoamento.

UTS: Limite de Resistência à tração.

Tel: Alongamento total.

HER: Razão de expansão de orifício.

T estes	YS (MPa)	UTS (MPa)	Tel (%)	HER (%)
Invenção 1	595	1006	17,7	20
Invenção 2	603	935	18,5	23
Invenção 3	614	912	19,7	26
Comparativo 1	815	1052	14,6	48
Comparativo 2	803	1091	13,6	41
Comparativo 3	849	1080	13,7	30
Comparativo 4	854	1147	13,4	31

[0048] Os exemplos demonstram que as chapas de aço de acordo com a presente invenção são as únicas que exibem todas as propriedades desejadas graças às suas composições e microestruturas específicas.

Claims

1. CHAPA DE AÇO TEMPERADO E REVESTIDO, com uma composição caracterizada pelo fato de que compreende os elementos a seguir, expressos por percentual em peso:

0,17% < carbono < 0,25%;

1,8% < manganês < 2,3%;

0,5% < silício < 2,0%;

0,03% < alumínio < 1,2%;

enxofre < 0,03%; e fósforo < 0,03%;

e pode conter um ou mais dos elementos opcionais a seguir:

cromo < 0,4%;

molibdênio < 0,3%;

nióbio < 0,04%; e titânio < 0,1%;

em que a composição restante é composta de ferro e impurezas inevitáveis causadas pelo processamento, a microestrutura da chapa de aço compreende, em fração de área, 3 a 20% de austenita residual, pelo menos 15% de ferrita, 40 a 85% de bainita temperada e pelo menos 5% de martensita temperada, em que as quantidades acumuladas de martensita temperada e austenita residual são de 10 a 30%.

2. CHAPA DE AÇO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição inclui 0,6% a 1,8% de silício.

3. CHAPA DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizada pelo fato de que a composição inclui 0,03% a 0,6% de alumínio.

4. CHAPA DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que as quantidades

Petição 870190070869, de 25/07/2019, pág. 26/30

2/4 acumuladas de martensita temperada e austenita residual são de 10% a 25%.

5. CHAPA DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que as quantidades acumuladas de martensita temperada e austenita residual são maiores ou iguais a 15% e o percentual de martensita temperada é de mais de 10%.

6. CHAPA DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o teor de carbono de austenita residual é de 0,9 a 1,1 %.

7. CHAPA DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que a chapa de aço possui limite de resistência à tração de mais de 900 MPa, razão de alongamento de orifícios de mais de 18% e alongamento total de mais de 17%.

8. CHAPA DE AÇO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que possui limite de resistência à tração de 1000 MPa a 1100 MPa e razão de expansão de orifícios de mais de 20%.

9. MÉTODO DE PRODUÇÃO DE CHAPAS DE AÇO TEMPERADO E REVESTIDO, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas sucessivas a seguir:

fornecimento de composição de aço conforme definida em qualquer das reivindicações 1 a 3;

reaquecimento do produto semiacabado até temperatura acima de Ac3;

laminação do produto semiacabado na faixa austenítica, em que a temperatura de acabamento de laminação a quente deverá ser de 750 ^QC a 1050 ^QC para obter uma chapa de aço laminada a quente;

resfriamento da chapa a uma velocidade de resfriamento de 20 a 150 ^QC/s até uma temperatura de bobinamento que seja menor ou igual a 600 ^QC; e bobinamento da chapa laminada a quente;

Petição 870190070869, de 25/07/2019, pág. 27/30

3/4 resfriamento da chapa laminada a quente até a temperatura ambiente;

realização opcional do processo de remoção de escamas sobre a chapa de aço laminada a quente;

realização de recozimento sobre a chapa de aço laminada a quente sob temperatura de 400 ^QC a 750 ^QC;

realização opcional do processo de remoção de escamas sobre a chapa de aço recozida e laminada a quente;

bobinamento a frio da chapa de aço recozida e laminada a quente com taxa de redução de 30 a 80% para obter uma chapa de aço laminada a frio;

aquecimento da chapa de aço laminada a frio em seguida a uma velocidade de 1 a 20 ^QC/s até temperatura de imersão de Ae1 a Ae3, à qual é mantida durante menos de 600 segundos;

resfriamento da chapa em seguida sob velocidade de mais de 5 ^QC/s até temperatura acima de Ms e abaixo de 475 -C, e manutenção da chapa de aço laminada a frio a essa temperatura durante 20 a 400 segundos;

resfriamento da chapa de aço em seguida sob velocidade de resfriamento menor ou igual a 200 ^QC/s até a temperatura ambiente;

reaquecimento da chapa de aço recozida sob velocidade de 1 ^QC/s a 20 ^QC/s até temperatura de imersão de 440 ^QC a 600 ^QC, à qual é mantida durante menos de 100 s e, em seguida, imersão da chapa de aço a quente em banho de revestimento de zinco ou liga de zinco para sua têmpera e revestimento; e resfriamento da chapa de aço temperado e revestido até a temperatura ambiente sob velocidade de resfriamento de 1 ^QC/s a 20 ^QC/s.

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a temperatura de bobinamento é de mais de 400 ^QC.

Petição 870190070869, de 25/07/2019, pág. 28/30

4/4

11. USO DE CHAPA DE AÇO, conforme definida em qualquer das reivindicações 1 a 8 ou de chapa de aço produzida de acordo com o método conforme definido em qualquer das reivindicações 9 a 10, caracterizado para a fabricação de partes estruturais ou de segurança de um veículo.

12. VEÍCULO, caracterizado pelo fato de que compreende uma parte obtida conforme definido na reivindicação 11.