BR112019015695A2 - método para a produção de uma tira de aço com uma camada de revestimento de liga de alumínio - Google Patents
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-
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Abstract
a invenção refere-se a um método de produção de uma tira de aço com uma camada de revestimento de liga de alumínio em um processo de revestimento contínuo. a invenção refere-se também a uma tira de aço revestida com uma camada de revestimento de liga de alumínio que pode ser produzida de acordo com o método, ao uso de uma tal tira de aço revestida e ao produto produzido por uso da tira de aço revestida.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DE UMA TIRA DE AÇO COM UMA CAMADA DE REVESTIMENTO DE LIGA DE ALUMÍNIO.
[0001] A invenção refere-se a um método para a produção de uma tira de aço com uma camada de revestimento de liga de alumínio em um processo de revestimento contínuo. A invenção também se refere a uma tira de aço revestida com uma camada de revestimento de liga de alumínio que pode ser produzida de acordo com o método, ao uso de tal tira de aço revestida e ao produto produzido por uso da tira de aço revestida.
[0002] É conhecido na técnica usar uma liga de alumínio-silício para revestir uma tira de aço para a produção de artigos conformados a quente. Um dos pedidos de patente mais antigos depositados a este respeito é a EP0971044. Verificou-se na prática que os produtos produzidos por conformação a quente de peças brutas ou peças em branco (peças em branco) cortadas a partir dessa tira de aço revestida de alumínio-silício suprimem a formação de escamas durante o processo de conformação a quente, devido à presença do revestimento de aiumínío-silício. O revestimento da técnica anterior de alumínio-silício contém cerca de 9 a 10 % em peso de silício. Observe-se que quando se faz referência a um revestimento de alumínio-silício, também conhecido como um revestimento de Al-Si, que Al e Si são considerados elementos característicos, mas que outros elementos podem estar, e usualmente estão, presentes no revestimento também. A título de exemplo não limitativo: devido à alta temperatura do processo de revestimento e do processo de conformação a quente o ferro dissolverse-á a partir do substrato de aço para dentro do revestimento.
[0003] No entanto, apesar de seu uso em processos de conformação a quente, verificou-se também que durante o processo de conformação a quente o revestimento de alumínio-silício se funde a cerca de
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575°C quando a peça em branco ou bruta revestida é aquecida para uma temperatura acima da temperatura de Ac1 do aço, causando adesão de alumínio-silício fundido a roios de transporte no forno de radiação em que as peças em branco são aquecidas. Devido à alta refletividade desses revestimentos para radiação térmica as peças em branco apenas se aquecem lentamente, e portanto é necessário um tempo longo para que o revestimento se sature com ferro por difusão a partir do substrato de aço. Isso é exacerbado pela fusão do revestimento que aumenta ainda mais a refletividade.
[0004] Várias tentativas foram feitas para resolver estes problemas. Por exemplo, a EP2240622 revela que uma bobina de aço revestido com alumínio - silício pode ser aquecida em um forno de anelamento (annealing) de tipo campânula durante várias horas a uma certa temperatura para conseguir formação de liga (alloying) do revestimento com ferro. A EP2818571 revela que uma bobina de aço revestido com alumínio - silício é colocada sobre um desbobinador (decoiler), e a tira é transportada através de um forno a uma certa temperatura e durante um certo período de tempo para conseguir formação de liga do revestimento com ferro. Depois disso peças em branco ou brutas (blanks) de pré-difusão podem ser produzidas a partir da tira pré-difundida. No entanto, ambos estes métodos exigem uma etapa de processo adicional, uso de equipamento adicional, tempo adicional e potência adicional. Por essas razões, a formação de liga da tira ou de peças em branco antes do aquecimento no forno de conformação a quente não é usada na prática [0005] É um objetivo da invenção prover um método para a produção de uma tira de aço revestida com liga de alumínio que seja fácil e de custo eficaz para se usar, e que proveja um revestimento de liga de alumínio que não adira a rolos de transporte durante o uso em um forno para a conformação a quente.
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3/32 [0006] É um outro objetivo da invenção prover um método para a produção de tira de aço revestida com tira de alumínio em que peças em branco produzidas a partir da mesma possam ser rapidamente aquecidas.
[0007] É um outro objetivo da invenção prover um método para a produção de uma tira de aço revestida com liga de alumínio que possa ser implementado nas linhas de produção existentes.
[0008] É um outro objetivo da invenção prover um método para a produção de uma tira de aço revestida com liga de alumínio que possa ser implementado nas linhas de produção que incorporam um equipamento de aquecimento que pode fazer uso do meio de aquecimento indutor ou condutor.
[0009] É um outro objetivo da invenção prover uma tira de aço revestida com tira de alumínio aperfeiçoada para o uso em um processo de conformação a quente.
[0010] É, além do mais, um objetivo da invenção prover o uso da tira de aço mencionada acima em um processo de conformação a quente.
[0011] É, além do mais, um objetivo da invenção prover o produto que resulta do uso da tira de aço de acordo com a invenção.
[0012] Um ou mais destes objetivos podem ser conseguidos com um método para a produção de uma tira de aço revestida sobre um ou ambos os lados com uma camada de revestimento de liga de alumínio em um revestimento por imersão a quente contínuo e um processo de anelamento de pré-difusão subsequente, o dito processo compreendendo um estágio de revestimento de imersão a quente em que a tira de aço é passada com uma velocidade v através de um banho de uma liga de alumínio fundida para se aplicar uma camada de revestimento de liga de alumínio a um ou ambos os lados da tira de aço, e um estágio de anelamento de pré-difusão, em que
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- a espessura da camada de revestimento de liga de alumínio aplicada sobre um ou ambos os lados da tira de aço está entre 5 e 40 pm em que a camada de revestimento com liga de alumínio compreende de 0,4 a 4,0% em peso de silício, e em que
- a tira de aço revestida com liga de alumínio entra no estágio de anelamento de pré-difusão enquanto pelo menos a camada externa da(s) camada ou camadas de revestimento com liga de alumínio está acima de sua temperatura de líquidos, e a tira é anelada a uma temperatura de anelamento de peto menos 600 e de no máximo 800°C por no máximo 40 segundos para se promover a difusão de ferro a partir da tira de aço na(s) camada ou camadas de revestimento com liga de alumínio para se conformar uma camada ou camadas de revestimento de alumínio - ferro - silício substancialmente totalmente ligados (alloyed); seguido por resfriamento da tira de aço revestida anelada por pré-difusão para a temperatura ambiente.
[0013] A camada ou as camadas de revestimento de alumínio ferro - silício totalmente ligados consistem substancialmente totalmente em ferro-aluminetos com silício na solução sólida. Em relação a esta invenção ferro-aluminetos com silício na solução sólida são considerados como incluindo intermetálicos de ferro-alumínio tais como FezAh e FeAh, bem como intermetálicos de ferro-alumínio-silício tal como fase tau (FesSiAh).
[0014] Deve ser observado que o revestimento de imersão a quente contínuo é realizado levando-se uma tira através do banho de uma liga de alumínio fundida. O anelamento de pré-difusão subsequente pode ser realizado em linha com o revestimento por imersão a quente, isto é, imediatamente depois do revestimento por imersão a quente ou (muito) mais tarde off-line. O anelamento de pré-difusão pode também ser realizado em um tempo mais tarde sobre folhas ou peças em branco tiradas da tira de aço revestida sobre um ou ambos os lados
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5/32 com uma camada de revestimento de liga de alumínio. Concretizações preferidas sâo providas nas reivindicações dependentes.
[0015] A camada de revestimento com liga de alumínio sobre a tira ou a folha de aço revestida antes do aquecimento e conformação a quente e a pré-difusão compreende pelo menos três camadas distintas, como vistas a partir do substrato de aço para fora:
- camada intermetálica 1, que consiste em fase de Fe2Als com Si na solução sólida;
- camada intermetálica 2, que consiste em fase de FeAh com Si na solução sólida;
- camada externa, liga de alumínio solidificada com a composição do banho de liga de alumínio fundida, isto é, incluindo a presença inevitável de impurezas e elementos dissolvidos das tiras precedentes.
[0016] A composição da camada de revestimento totalmente ligada depois do estágio de anelamento de pré-difusão consiste substancialmente totalmente em intermetálicos de ferro-alumínio. Podem haver quantidades não significativas de outros componentes na microestrutura mas esses não afetam adversamente as propriedades da camada de revestimento de alumínio - ferro - silício totalmente ligados depois do estágio de anelamento de pré-difusão. A intenção é que a camada de revestimento totalmente ligada depois do estágio de anelamento de pré-difusão consiste totalmente em intermetálicos de ferroalumínio, e que assim uma camada ou umas camadas de revestimento de alumínio - ferro totalmente ligados seja(m) obtida(s).
[0017] Acredita-se que a técnica anterior de revestimento de alumínio-silício seja difícil de ligar com ferro devido ao alto teor de silício no revestimento de alumínio. Sem querer estar ligado pela teoria, pensa-se que a presença de silício bloqueia trajetórias de difusão de ferro e diminui o crescimento de intermetálicos de Fe-AI. Os inventores veri
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6/32 ficaram que quando a quantidade no revestimento é diminuída de acordo com a invenção que o silício ainda presente não substancialmente evitará a difusão do ferro na camada de revestimento de liga de alumínio. Em comparação com as camadas de alumínio - silício da técnica anterior a difusão de ferro não é, portanto, impedida sob qualquer condição, ou apenas em uma extensão relativamente ineficaz. [0018] Depois da experimentação, os inventores verificaram que um teor de silício de entre 0,4 e 4,0 % (todas as percentagens são em por cento em peso (% em peso) a não ser que de outra maneira indicado) na camada de revestimento com liga de alumínio deve ser usado para permitir a difusão no revestimento de liga de alumínio no revestimento de liga no estágio de anelamento de pré-difusão imediatamente após o revestimento da tira de aço com a camada de revestimento com liga de alumínio. A difusão pode então ser realizada dentro de um tempo curto de no máximo 40 segundos, e nesse período de tempo o ferro da tira de aço ter-se-á difundido sobre toda a espessura do revestimento. O tempo tem de ser curto para possibilitar a adaptação do ciclo de anelamento às linhas de revestimento de mergulho quente existentes ou aos conceitos de linha existentes. A difusão deveria ocorrer a uma temperatura de anelamento entre 600 e 800° C, assim a difusão de ferro na camada de revestimento de liga de alumínio líquida será rápida. Depois de mergulhar a tira de aço na liga de alumínio fundida a camada externa da fita de aço revestida que sai do banho de liga de alumínio fundida está ainda líquida. Assim a temperatura de anelamento está acima da temperatura de fusão da camada de revestimento com liga de alumínio. No estágio de anelamento de prédifusão a difusão de ferro a partir da tira de aço para dentro da camada de revestimento com liga de alumínio é promovida para conformar a um alumínio - ferro - silício completamente ligado, que substancialmente inteiramente consiste em ferro-aluminetos com silício na solu
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7/32 ção sólida (por exemplo, Fe2Als, FeAh, fase tau (Fe2SiAl2)). O anelamento de difusão pode ser realizado rapidamente depois do revestimento continuo sem a necessidade de se prover qualquer substancial resfriamento ou aquecimento entre o estágio de revestimento por imersão a quente e o estágio de anelamento de pré-difusão uma vez que a temperatura de anelamento está de preferência na mesma faixa que a temperatura para revestimento contínuo. O estágio de anelamento de pré-difusão precisa ser executado enquanto a camada de revestiemnto aplicada está ainda líquida para possibilitar a rápida difusão de ferro para dentro da camada de revestimento. A difusão de ferro em uma camada de revestimento já solidificada seria demasiadamente lenta. A difusão lenta de ferro para dentro de uma camada de revestimento de liga de alumínio solidificada é uma das razões pelas quais o estágio de aquecimento no processo convencional de conformação a quente leva tanto tempo. A alta refletividade do revestimento solidificado é o outro fator contribuinte. A incorporação do estágio de anelamento de pré-difusão na linha de revestimento e anelamento contínuo como mostrado na Figura 1A permite que o anelamento de difusão ocorra rapidamente, devido ao estado fundido da camada de revestimento, e não requer uma etapa de processo adicional de reaquecimento e resfriamento, uma vez que ele está integrado na linha de revestimento contínuo. Tal etapa de processo adicional teria também as desvantagens de se ter de iniciar a difusão a partir de uma camada de revestimento já solidificada, e assim esse processo sofreria dos mesmos problemas que o estágio de aquecimento em um processo de conformação a quente (refletividade, lenta difusão). O processo de acordo com a invenção pode ser integrado em linhas existentes, uma vez que ele vai tão rápido, e assim requer um espaço relativamente pequeno, gasto de capital relativamente pequeno e custos operacionais relativamente pequenos.
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8/32 [0019] Na invenção a tira ou a foiha de aço revestida por imersão a quente é submetida, após revestimento, a um tratamento de prédifusão. Isso encurta a etapa de conformação a quente no sentido de que a difusão de ferro para dentro da camada de revestimento com liga de alumínio já aconteceu e de que a camada de revestimento com liga de alumínio foi convertida em uma camada de revestimento de AlFe-Si totalmente ligados consistindo essencialmente em ferroaluminetos com silício na solução sólida. Isso pode também melhorar a consistência do produto uma vez que o tratamento de pré-difusão pode ser realizado em um ambiente mais controlado, por exemplo, em uma linha de anelamento contínuo separada ou em uma seção de anelamento imediatamente depois da etapa de revestimento por imersão a quente. Ele também permite o uso de um forno de indução ao invés de um forno de radiação para anelamento das peças em branco antes da conformação a quente uma vez que não há mais fase líquida quando do anelamento da folha ou tira revestida pré-difundida de acordo com a invenção.
[0020] Em uma concretização da invenção, a camada de revestimento com liga de alumínio sobre a tira ou a folha de aço revestida antes do aquecimento e conformação a quente e a pré-difusão adicional compreende pelo menos três camadas distintas, como vistas desde o substrato de aço para fora:
- camada intermetálica 1, que consiste em fase de FezAh com Si na solução sólida;
- camada Intermetálica 2, que consiste em fase de FeAh com Si na solução sólida;
- camada externa, liga de alumínio solidificada com a composição do banho de liga de alumínio fundido, isto é, incluindo a presença inevitável de impurezas e elementos dissolvidos das tiras precedentes.
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9/32 [0021] A Figura 9A mostra esse sistema de camadas com a camada superior cinza escura sendo a camada externa, o material preto com A maiúscuio sendo o material de assentamento, o material mais leve sendo o substrato de metal e o FeAh e Fe2Als entre a camada externa e o substrato de metal.
[0022] Embora idealmente as camadas intermetálicas consistam apenas nos compostos mencionados, é possível que possam existir quantidades não significativas de outros componentes presentes bem como inevitáveis impurezas ou compostos intermediários. A fase dispersa tau (Fe2SiAh) com teor superior de silício seria um desses inevitáveis compostos. No entanto, essas quantidades não significativas demonstraram não ter efeitos adversos sobre as propriedades do substrato de aço revestido. A intenção é que a camada de revestimento totalmente ligada depois do estágio de anelamento de pré-difusão consista totalmente em ferro-aluminetos com silício na solução sólida, e que assim uma camada ou umas camadas de revestimento de alumínio - ferro totalmente ligadas seja(m) obtida(s).
[0023] No método de acordo com a invenção a tira não é resfriada para a temperatura ambiente entre o estágio de revestimento por imersão a quente e o estágio de anelamento de pré-difusão. De preferência não há absolutamente qualquer resfriamento ativo entre o estágio de revestimento por imersão a quente e o estágio de anelamento de pré-difusão. A tira pode ter de ser reaquecida para a temperatura de anelamento de pré-difusão de entre 600 e 800°C para compensar o resfriamento da tira depois de sair do banho e o efeito de resfriamento do meio (dispositivo) de controle de espessura, tal como facas a ar. Apenas depois do estágio de anelamento de pré-difusão a tira é resfriada para a temperatura ambiente. Esse resfriamento usualmente ocorre em duas etapas, em que o resfriamento imediatamente depois do anelamento destina-se a evitar qualquer adesão ou dano da camada
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10/32 de revestimento, totalmente ligada, a rolos que viram, e é usualmente executado com um resfriamento a ar ou a névoa a uma taxa de resfriamento de cerca de entre 10 e 30°C/s e continua na linha da tira a camada de revestimento de Al-Fe-Si totalmente ligados é resfriada rapidamente, usualmente por resfriamento brusco (quenching) em água. Observe-se que o efeito do resfriamento é grandemente térmico para evitar dano à linha e à camada de revestimento de Al - Fe - Si totalmente ligados, e que o efeito do resfriamento sobre as propriedades do substrato de aço é desprezível.
[0024] O teor de silício mínimo da camada de revestimento com liga de alumínio é de 0,4 % em peso. Abaixo de 0,4% há um risco aumentado de conformação de uma interfase semelhante a dedo entre a camada de liga inicial depois do estágio de imersão a quente e o restante como ainda camada de revestimento de liga de alumínio não ligado ainda tendo com a composição da liga de alumínio fundida devido ao crescimento irregular da camada de liga. Acima de 0,4% este crescimento irregular é evitado. Acima de 4,0% de Si a presença de Si torna ligação impossível.
[0025] O menor teor de silício na camada de revestimento com liga de alumínio (0,4 - 4,0 % em peso de Si) de acordo com a invenção como em comparação com a camada de revestimento de alumíniosilício da técnica anterior (de 9-10 % em peso de Si) permite total ligação como sendo contemplada em um período de tempo que é suficientemente curto (no máximo 40 segundos) para que ele possibilite implementação nas linhas de revestimento de imersão a quente de saída.
[0026] A camada de revestimento de alumínio - ferro - silício totalmente ligados depois do estágio de anelamento de pré-difusão pode também ser chamada de uma camada de revestimento de alumínio ferro - silício pré-difundida, uma vez que a difusão exigida do ferro na
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11/32 camada de revestimento com liga de alumínio e a saturação com ferro já ocorreu. No processo da técnica anterior esta difusão do ferro e a formação de ferro-alumineto que consiste substancialmente totalmente em intermetálicos de ferro-alumínio têm de ocorrer durante o estágio de aquecimento antes da etapa de conformação a quente, e portanto este estágio de aquecimento da técnica anterior é consideravelmente mais longo do que o estágio de aquecimento exigido quando usando a camada de revestimento de alumínio - ferro - silício pré-difundida de acordo com a invenção. Seria observado que o estágio de aquecimento da etapa de conformação, que aquece para uma temperatura mais alta (tipicamente entre 850 e 950°C) por um tempo mais longo (tipicamente na ordem de 4 a 10 minutos) do que o estágio de anelamento de pré-difusão (de 600 a 800°C por no máximo 40 segundos) resulta em uma mudança na estrutura da tira revestida independentemente de se a tira é uma camada de revestimento de Al - Fe - Si totalmente ligados ou uma camada de revestimento ainda não ligada e frescamente imersa. Assim que a camada de revestimento é saturada com Fe o Al começa a difundir no substrato de aço, desse modo enriquecendo o aço com AL Assim que Al suficiente difundiu no substrato de aço, a camada de superfície do substrato de aço permanece ferrítica durante a conformação a quente. A camada de alto teor de Al- é muito maleável e previne quaisquer rachaduras na camada de revestimento com liga de alumínio de alcançar o substrato de aço. Exemplos desta camada maleável de alto teor de Al-ferrita são mostrados na Figura 8.
[0027] Há duas variantes da conformação a quente: cunhagem a quente direta e indireta. O processo direto começa com uma peça em branco revestida que é aquecida e conformada, enquanto o processo indireto usa um componente pré-conformado a partir de uma peça em branco revestida que é subsequentemente aquecida e é resfriada para se obter as propriedades desejadas e microestruturas depois do resfri
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12/32 amento. No método direto uma peça em branco de aço é aquecida em um forno para a temperatura suficientemente alta para que o aço transforme em austenita, conformação a quente em uma pressão e seu resfriamento para se obter a microestrutura final desejada do produto. Os inventores verificaram que o método de acordo com a invenção é muito bem adequado quando sendo usado para revestir uma tira de aço de qualquer grau de aço que resulte em propriedades aperfeiçoadas depois do resfriamento do produto conformado a quente. Exemplos destes são aços que resultam em um microestrutura martensítica depois do resfriamento da faixa de austenítica em uma taxa de resfriamento que excede a taxa de resfriamento crítica. No entanto, a microestrutura depois do resfriamento pode também compreender misturas de martensita e bainita, misturas de martensita, retinham austenita e bainita, misturas de ferrita e martensita, misturas de martensita, ferrita e bainita, misturas de martensita, retinham austenita, ferrita e bainita, ou ainda ferrita e perlita muito fina. A camada de revestimento de alumínio - ferro - silício totalmente ligados protege a tira de aço contra oxidação durante o aquecimento, conformação a quente e resfriamento e contra descarburização e provê adesão de tinta adequada a e proteção de corrosão do produto conformado final a ser usado nas por exemplo, aplicações automotivas.
[0028] A tira de aço pode ser uma tira laminada a quente, ou uma tira laminada a frio. De preferência o aço é uma tira de aço laminada a frio totalmente dura. Antes da imersão na liga de alumínio fundida a tira lamina a frio totalmente dura pode ter sido submetida a um anelamento de recristalização ou um anelamento de recuperação. Se a tira fosse submetida a um anelamento de recristalização ou um anelamento de recuperação então é preferível que esse anelamento de recristalização ou de recuperação seja contínuo e ligado a quente ao estágio de revestimento de imersão a quente. A espessura da tira de aço é
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13/32 tipicamente entre 0,4 e 4,0 mm, e de preferência pelo menos 0,7 e/ou no máximo 3,0 mm.
[0029] A tira de aço revestida de acordo com a invenção provê boa proteção contra oxidaçâo durante a conformação a quente por um lado, e provê excelente adesão de tinta da peça acabada sobre os outros. É importante que se há fase tau presente na camada de superfície que está presente na forma de ilhas incorporadas, isto é, uma dispersão, e não como uma camada contínua. Uma dispersão é definida como um material compreendendo mais do que uma fase onde pelo menos uma das fases (a fase dispersa) consiste em domínios de fase finamente divididos embutidos na fase de matriz. O aperfeiçoamento da aderência de tinta é o resultado da ausência ou a presença limitada de fase tau que os inventores demonstram ser responsáveis pela má adesão dos revestimentos conhecidos. Dentro do contexto desta invenção, uma fase é considerada como sendo a fase tau é a composição que está na seguinte faixa de fase de FexSiyAlz com uma faixa de composição de 50-70 % em peso de Fe, 5-15 % em peso de Si e 2035 % em peso de Al. Conformação de fase tau quando a solubilidade de silício é excedida como um resultado da difusão de ferro na camada de alumínio. Como um resultado do enriquecimento com ferro, a solubilidade de silício é excedida e fase tau, tal como conformação de Fe2SiAb. Esta ocorrência impõe restrições para a duração do anelamento e a altura da temperatura de anelamento durante o processo de conformação a quente. Assim a conformação de fase tau pode ser facilmente evitada ou restrita plncipalmente por controle do teor de silício na camada de liga de alumínio sobre a tira de aço ou folha e secundariamente pela temperatura e tempo de anelamento. A vantagem adicionada deste é que a duração das peças em branco no forno pode ser reduzida também, que pode permitir fornos mais curtos, que é uma vantagem econômica. A combinação de temperatura e tempo de ane
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14/32 lamento para uma dada camada de revestimento é facilmente determinada por simples experimentação seguido por observação microestrutural rotineira (vide abaixo nos exemplos). Seria observado que a percentagem de fase tau é expressa em % de área, uma vez que a fração de superfície é medida sobre uma seção transversal da camada de revestimento. De preferência a camada de revestimento está livre de fase tau. Devido à influência da presença de fase tau sobre a adesão de tinta, é preferível que não haja nenhuma fase tau no camada de revestimento , ou pelo menos na fase tau na camada de superfície de extremidade mais remota onde a tinta estaria em contato com a camada de revestimento.
[0030] Contiguidade (C) é uma propriedade usada para caracterizar microestrutura de materiais. Quantifica na natureza ligada das fases em um composite e pode ser definida como a fração da superfície interna de uma fase alfa partilhada com outras partículas de fase alfa em uma estrutura de duas fases beta. A contiguidade de uma fase varia entre 0 e 1 como a distribuição de uma fase nas outras mudanças da estrutura totalmente dispersas (nenhum contato de aifa-alfa) a uma estrutura totalmente aglomerada (apenas contatos de alfa-alfa). As áreas interfaciais podem ser obtidas usando-se um simples método de contagem de interceptações com limites de fase sobre um plano polido da microestrutura e a contiguidade pode ser dada pelas seguintes equações: onde Calfa e Cbeta são a contiguidade das fases alfa e beta, NL a“ e NL betabeía são o número de interceptações de interfaces alfa/alfa e beta/beta, respectivamente, com linha aleatória de comprimento de unidade, e Ni.aifabeta é o número de interfaces de alfa/beta com uma linha aleatória de comprimento de unidade. Com uma contiguidade Caíra de 0, não há nenhum grão alfa tocando outros grãos alfa. Com uma contiguidade Caíra de 1, todos os grãos alfa tocam outros grãos alfa, significando que há apenas uma grande massa uniforme de
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15/32 grãos alfa embutidos na fase beta.
[0031] De preferência a contiguidade da fase tau, se presente, na camada de superfície é menor do que Ctau é < 0,4. Em uma concretização da invenção com a composição da camada de revestimento de alumínio - ferro - silício totalmente ligados é de 50-55 % em peso de Al, de 43-48 % em peso de Fe, de 0,4-4 % em peso de Si e elementos e impurezas inevitáveis consistem com o processo de revestimento por imersão a quente. Observe-se que alguns elementos são conhecidos como sendo adicionados à massa fundida por razões específicas: Ti, B, Sr, Ce, La, e Ca são elementos usados para controlar ou modificar tamanho de grão de o eutético de alumínio-silício. Mg e Zn podem ser adicionados ao banho para aperfeiçoar resistência à corrosão do produto conformado a quente final. Como um resultado, estes elementos podem também terminar na camada de revestimento com liga de alumínio e consequentemente também na camada de revestimento de alumínio - ferro - silício totalmente ligados. De preferência o teor de Zn e/ou o teor de Mg no banho de liga de alumínio fundido é abaixo de 1,0% em peso para evitar escória superior. Elementos como Mn, Cr, Ni e Fe também provavelmente estarão presentes no banho de liga de alumínio fundido como um resultado de dissolução destes elementos da tira de aço que passa através do banho, e assim podem terminar na camada de revestimento com liga de alumínio. Um nível de saturação de ferro no banho de liga de alumínio fundido está tipicamente entre 2 e 3 % em peso. Assim no método de acordo com a invenção a camada de revestimento com liga de alumínio tipicamente contém elementos dissolvidos do substrato de aço tal como manganês, cromo e ferro até o nível de saturação destes elementos no banho de liga de alumínio fundido.
[0032] Em uma concretização da invenção a liga de alumínio fundida contém entre 0,4 e 4,0 % em peso
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2N s betaiseta 4- ^^a^afeela silício, e 0 banho de liga de alumínio fundido é mantido na temperatura entre sua temperatura de fusão e 750°C, de preferência na temperatura de pelo menos 660°C e/ou de no máximo 700°C. De preferência a temperatura da tira de aço que entra na liga de alumínio fundida está entre 550 e 750° C, de preferência peio menos 660°C e/ou no máximo 700°C. Isto permite que a tira passe do estágio de revestimento por imersão a quente para o estágio de anelamento de pré-difusão sem substancial aquecimento ou resfriamento, e de preferência sem qualquer resfriamento ativo entre o estágio de revestimento por imersão a quente e o estágio de anelamento de pré-difusão. Aquecimento ativo apenas será exigido para compensar para qualquer perda na temperatura devido a passivo resfriamento depois de sair do banho e devido ao efeito de resfriamento (não pretendido) do meio de controle de espessura. A temperatura no estágio de anelamento de pré-difusão está entre 600 e 800°C, de preferência pelo menos 630, mais de preferência pelo menos 650°C e/ou no máximo 750°C. Tipicamente a temperatura no estágio de anelamento de pré-difusão está entre 680 e 720°C.
[0033] Em uma concretização preferida a tira de aço é levada através do estágio de revestimento por imersão a quente e o estágio de anelamento de pré-difusão a uma velocidade v de entre 0,6 m/s e 4,2 m/s, de preferência de no máximo 3,0 m/s, mais de preferência uma velocidade de pelo menos 1,0 e/ou no máximo 2,0 m/s. Estas velocidades são velocidades industriais para uma linha de revestimento de imersão a quente, e o método de acordo com a invenção permite manter essa velocidade de produção.
[0034] Em uma concretização a camada de revestimento com liga
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17/32 de alumínio contém pelo menos 0,5 % em peso de Si, de preferência pelo menos 0,6 % em peso de Si, ou ainda 0,7 ou 0,8 % em peso. Em uma concretização a camada de revestimento com liga de alumínio contém no máximo 3,5, de preferência no máximo 3,0 % em peso de Si, ou ainda no máximo 2,5 % em peso.
[0035] Em uma concretização a camada de revestimento com liga de alumínio contém de 1,6 a 4,0 % em peso de silício, de preferência pelo menos 1,8 % em peso e/ou no máximo 3,5, 3,0 ou 2,5 % em peso de silício. Esta concretização é particularmente adequada para as camadas de revestimento finas, tipicamente de abaixo de 20 pm.
[0036] Em uma outra concretização a camada de revestimento com liga de alumínio contém de 0,4 a 1,4 % em peso de silício, de preferência de 0,5 a 1,4 % em peso de silício, mais de preferência de 0,7 a 1,4 % em peso de silício. Um valor máximo adequado é de 1,3 % em peso de silício. Esta concretização é particularmente adequada para camadas mais espessas, tipicamente de 20 pm ou mais espessa.
[0037] De preferência a espessura da camada de revestimento com liga de alumínio é pelo menos 10 e/ou no máximo 40 pm, de preferência pelo menos 12 pm, mais de preferência pelo menos 13 pm, de preferência no máximo 30, mais de preferência no máximo 25 pm. Há um equilíbrio entre a espessura da camada de revestimento em termos de custos de ligação por um lado e a velocidade do processo de anelamento e resistência à oxidação nas outras. Os inventores verificaram que as faixas acima permitem uma escolha equilibrada. A janela ótima a partir do ponto de vista está entre 15 e 25 pm. Além do mais, seria observado que a espessura sobre um lado da tira de aço pode ser diferente da espessura sobre o outro lado, e em um caso extremo pode ser apenas uma camada de revestimento de liga de alumínio sobre o lado da tira de aço e nenhuma sobre os outros. No entanto, isto toma precauções adicionais durante o revestimento por
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18/32 imersão a quente, e portanto o caso normal será que há uma camada de revestimento de liga de alumínio em ambos os lados, opcionalmente com diferentes espessuras.
[0038] Em uma concretização preferida a espessura d (em pm) da camada de revestimento de alumínio - ferro - silício totalmente ligados na dependência do teor de silício (em % em peso) da camada de revestimento de alumínio - ferro - silício totalmente ligados é fechada no espaço Si-d pelas equações (1), (2) e (3):
(1) d >- 1.39.SÍ + 12,6 e (2) d<-9,17.Si + 43,7 e (3) Si > 0,4 %.
[0039] Quanto mais alto é o teor de silício, mais baixa é a espessura d da camada de revestimento, e menor a janela de operação.
[0040] Em uma concretização preferida o tempo de anelamento no estágio de anelamento de pré-difusão é no máximo 30 segundos. Quanto mais curto é o tempo de anelamento, mais curto o meio de anelamento no estágio de anelamento de pré-difusão, e portanto, mais baixo o capital e custos operacionais para instalar. De preferência os meios de anelamento compreendem, ou consistem em, um forno de tipo indução. Este tipo de aquecimento é rápido, limpo e reativo. Não há nenhuma atmosfera de forno complicada como sendo mantida que seria o caso quando queimadores são usados. Também o impacto ambiental de fornos por indução é menor em comparação com outros tipos de forno. Aquecimento por contato ou aquecimento por resistência pode conseguir os mesmos benefícios. Uma vantagem adicional de aquecimento de indução e aquecimento por resistência é que o calor é gerado na tira e, portanto, vem de dentro da qual é benéfico promover a difusão de ferro da tira de aço na camada de revestimento de liga de alumínio. Fornos alternativos para indução, ou além dos mesmos, podem ser fomos de tubos radiantes, fomos de fogo diretos ou fornos
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19/32 eletricamente aquecidos, ou suas misturas. De preferência o tempo de anelamento no estágio de anelamento de pré-difusão é pelo menos 2 e de preferência pelo menos 5 segundos, e de preferência no máximo 25 segundos. Um tempo de anelamento mínimo típico é de 10 segundos, um tempo de anelamento máximo típico é de 20 segundos. A entrada do estágio de anelamento de pré-difusão é tão próxima aos meios de controle de espessura de camada de revestimento com liga de alumínio, tais como facas de ar, como praticamente possível uma vez que o estágio de anelamento de pré-difusão precisa ser executado embora pelo menos a camada externa da camada de revestimento com liga de alumínio esteja ainda líquida. Praticamente, a entrada do estágio de anelamento de pré-difusão será cerca de 0,5 a 5,0 m depois de os meios de controle de espessura.
[0041] O tempo da imersão da tira de aço no banho de liga de alumínio fundido está entre 2 e 10 segundos. Um tempo mais longo, um banho muito profundo ou trajetória complicada ali, ou uma linha de operação muito lenta, que é na totalidade indesejada, enquanto que deve haver tempo suficiente para a formação da espessura da camada. Um tempo de imersão típico mínimo é de 3 s, e um tempo máximo típico é de 6 s.
[0042] Na saída o banho de liga de alumínio fundido, a espessura da camada de alumínio sobre a tira de aço é controlada por meio de controle de espessura, tais como facas de ar que sopram ar nitrogênio ou um outro gás adequado a alta pressão através de uma fenda de bocal sobre a tira de aço frescamente imersa. Por alteração da pressão, a distância da tira de aço ou da altura dos bocais sobre a liga de alumínio fundida a espessura de revestimento pode ser ajustada dependendo das exigências.
[0043] De acordo com um segundo aspecto a invenção é também incorporada em uma tira de aço de acordo com reivindicação 10. Con
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20/32 cretizações preferidas são providas nas reivindicações 11 e 12.
[0044] Em uma concretização da invenção a tira de aço tem a composição compreendendo (em % em peso)
| C: 0,01 -0,5 | P: <0,1 | Nb: <0,3 |
| Mn: 0,4-4,0 | S: <0,05 | V: < 0,5 |
| N: 0,001 -0,030 | B: <0,08 | Ca: < 0,05 |
| Si: <3,0 | O: < 0,008 | Ni: <2,0 |
| Cr: <4,0 | Ti: <0,3 | Cu: < 2,0 |
| Al: <3,0 | Mo: < 1,0 | W: < 0,5 |
o restante sendo ferro e impurezas inevitáveis. Estes aços permitem propriedades mecânicas muito boas depois do processo de conformação a quente, enquanto que durante a conformação a quente acima Ac1 ou Ac3 eles são muito conformáveis. De preferência o teor de nitrogênio é no máximo 0,010%. Observe-se que qualquer um ou mais dos elementos opcionais podem também estar ausentes isto é, ou a quantidade do elemento é 0 % em peso ou o elemento está presente como uma impureza inevitável.
[0045] Em uma concretização preferível o teor de carbono da tira de aço é pelo menos 0,10 e/ou no máximo 0,25 %. Em uma concretização preferível o teor de manganês é pelo menos 1,0 e/ou no máximo 2,4 %. De preferência o teor de silício é no máximo 0,4 % em peso. De preferência o teor de cromo está no máximo 1,0 % em peso. De preferência o teor de alumínio está no máximo 1,5 % em peso. De preferência o teor de fósforo está no máximo 0,02 % em peso. De preferência o teor de enxofre está no máximo 0,005 % em peso. De preferência o teor de boro está no máximo 50 ppm. De preferência o teor de molibdênio está no máximo 0,5 % em peso. De preferência o teor de nlóblo está no máximo 0,3 % em peso. De preferência o teor de vanádio está no máximo 0,5 % em peso. De preferência níquel, cobre e cálcio estão abaixo de 0,05 % em peso de cada. De preferência tungs
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21/32 tênio está no máximo 0,02% em peso. Estas faixas preferíveis podem ser usadas em combinação com a composição de tira de aço como reveladas acima individualmente ou em combinação.
[0046] Em uma concretização preferida a tira de aço tem a composição compreendendo (em % em peso)
| C: 0,10-0,25 | P: <0,02 | Nb: <0,3 |
| Mn: 1,0-2,4 | S: <0,005 | V: <0,5 |
| N: <0,03 | B: < 0,005 | Ca: < 0,05 |
| Si: <0,4 | O: < 0,008 | Ni <0,05 |
| Cr: < 1,0 | Ti: <0,3 | Cu < 0,05 |
| Al: < 1,5 | Mo: < 0,5 | W < 0,02 |
[0047] o restante sendo ferro e impurezas inevitáveis. De preferência o teor de nitrogênio está no máximo 0,010%. Graus de aço típicos adequados para a conformação a quente são dados na tabela A.
[0048] Tabela A - Graus de aço típicos adequados para a conformação a quente.
| Aço | C | Si | Mn | Cr | Ni | Al | Ti | B | N | Ceq |
| B-A | 0,07 | 0,21 | 0,75 | 0,37 | 0,01 | 0,05 | 0,048 | 0,002 | 0,006 | 0,148 |
| B-B | 0,16 | 0,40 | 1,05 | 0,23 | 0,01 | 0,04 | 0,034 | 0,001 | 0,246 | |
| B-C | 0,23 | 0,22 | 1,18 | 0,16 | 0,12 | 0,03 | 0,04 | 0,002 | 0,005 | 0,320 |
| B-D | 0,25 | 0,21 | 1,24 | 0,34 | 0,01 | 0,03 | 0,042 | 0,002 | 0,004 | 0,350 |
| B-E | 0,33 | 0,31 | 0,81 | 0,19 | 0,02 | 0,03 | 0,046 | 0,001 | 0,006 | 0,400 |
| N-A | 0,15 | 0,57 | 1,45 | 0,01 | 0,03 | 0,04 | 0,003 | 0,003 | 0,243 | |
| N-B | 0,14 | 0,12 | 1,71 | 0,55 | 0,06 | 0,02 | 0,002 | - | - | 0,258 |
| N-C | 0,19 | 0,55 | 1,61 | 0,02 | 0,05 | 0,04 | 0,003 | - | 0,006 | 0,291 |
| N-D | 0,20 | 1,81 | 1,48 | 0,04 | 0,03 | 0,04 | 0,006 | 0,337 |
[0049] De acordo com um terceiro aspecto da invenção a tira de aço revestida com alumínio - ferro - silício totalmente ligados de acordo do com a invenção é usada para produzir um produto conformado a quente no processo de conformação a quente. Uma vez que a peça em branco a ser conformada a quente sofreu um processo de difusão
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22/32 já de acordo com a invenção, isto é, ela é pré-difundida, a ausência de quaisquer camadas durante o estágio de aquecimento no processo de conformação a quente permite um processo mais limpo sem riscos de adesão. Também, a refietividade da tira de aço revestida com alumínio - ferro - silício totalmente ligados é muito mais baixa do que aquela da técnica anterior (com 10 % em peso de Si) de tira de aço revestida com alumínio - silício, levando ao aquecimento mais rápido de peças em branco se um forno por radiação for usado, e assim fornos de reaquecimento potencialmente menores ou em menos quantidade, e menos dano do produto e poluição do equipamento devido a acúmulos nos rolos. A fase de FezAls é de cor mais escura causa uma refietividade mais baixa e uma absorção mais alta de calor em um forno por radiação.
[0050] Além disso, outros meios de aquecimento, como aquecimento de indução e meio de aquecimento infravermelho podem ser usados para o aquecimento muito rápido. Estes meios de aquecimento podem ser usados em uma situação autônoma ou como uma etapa de aquecimento rápida antes de um forno por radiação curto.
[0051] Além disso, o produto de aço revestido conformado a quente provê melhor adesão de tinta. Aquecimento por indução de uma tira de aço revestida de alumínio-silício da técnica anterior com 10 % em peso de Si levará a uma má qualidade de superfície, uma vez que a camada externa destes aços será líquida durante o reaquecimento do aço no forno de aquecimento da linha de conformação a quente. A camada líquida reagirá ao campo de indução e se tornará ondulada, ao invés de plana. Com a tira de aço revestida com alumínio - ferro silício totalmente ligados de acordo com a invenção a difusão de ferro já aconteceu no estágio de anelamento de pré-difusão assim o tempo de anelamento total no forno de aquecimento da linha de conformação a quente é ulteríormente reduzido além da taxa de aquecimento mais
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23/32 rápida devido à refletividade mais baixa da tira de aço revestida com alumínio - ferro - silício totalmente ligados.
[0052] Na Figura 1 uma concretização do processo de acordo com a invenção é sumarizada. A tira de aço é passada através de uma seção de limpeza opcional para remover o restante indesejado de processos anteriores tais como escala, resíduo oleoso etc. A tira limpa é então levada embora a seção de anelamento opcional, que no caso de uma tira laminada a quente caso esse que pode apenas ser usado para o aquecimento da tira para permitir revestimento de imersão a quente (assim chamado ciclo de aquecimento para revestimento) ou no caso de uma tira laminada a frio pode ser usada para um anelamento de recuperação ou de recristalização. Depois do anelamento a tira é levada ao estágio de revestimento por imersão a quente onde a tira é provida com a camada de revestimento de liga de alumínio de acordo com a invenção. Meios de controle de espessura para o controle da espessura da camada de revestimento de liga de alumínio sâo esquematicamente mostrados dispostos entre o estágio de revestimento por imersão a quente e o estágio de anelamento de pré-difusão subsequente. No estágio de anelamento de pré-difusão a camada de revestimento de liga de alumínio é transformada na camada de alumínio - ferro - silício totalmente ligados depois da qual a tira revestida é pósprocessada (tal como laminação de têmpera opcional ou nivelamento de tensão) antes de ser enrolada.
[0053] Na Figura 1 o processo de acordo com a invenção é sumarizado. A tira de aço é passada através de uma seção de limpeza opcional para remover os restantes não desejados de processos anteriores tais como escala, resíduo oleoso etc. A tira limpa então levou embora a seção de anelamento opcional, que no caso de uma tira laminada a quente pode apenas ser usada para o aquecimento da tira para permitir revestimento de imersão a quente (assim chamado ciclo de
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24/32 aquecimento para revestimento) ou no caso de uma tira laminada a frio pode ser usada para um anelamento de recuperação ou recrlstallzação. Depois do anelamento a tira é levada ao estágio de revestimento por imersão a quente onde a tira é provida com a camada de revestimento com liga de alumínio de acordo com a invenção. Meios de controle de espessura para o controle da espessura da camada de revestimento com liga de alumínio são mostrados dispostos entre o estágio de revestimento por imersão a quente e o estágio de anelamento de pré-difusão opcional subsequente. Em um estágio de anelamento de pré-difusão adicional da camada de revestimento com liga de alumínio é transformado em uma camada de alumínio - ferro - silício totalmente ligados. O resfriamento da tira revestida depois dos meios de controle de espessura usualmente ocorre em duas etapas, em que o resfriamento imediatamente depois dos meios de controle de espessura destinados a prevenir qualquer adesão ou dano da camada de revestimento com liga de alumínio a rolos que viram, e é usualmente executada com um resfriamento de ar ou névoa a uma taxa de resfriamento de cerca de entre 10 e 30°C/s e mais adiante na linha da tira com a camada de revestimento com liga de alumínio é resfriada rapidamente, usualmente por resfriamento brusco em água. Observe-se que o efeito do resfriamento é grandemente térmico para evitar dano à linha e a camada de revestimento com liga de alumínio, e que o efeito do resfriamento sobre as propriedades do substrato de aço é desprezível. A tira ou a folha produzida de acordo com a Figura 1 (isto é, como revestida ou pré-difusa) pode então ser usada em um processo de conformação a quente de acordo com a invenção.
[0054] Em uma concretização da invenção a tira revestida por imersão a quente é pré-difusa imediatamente antes da operação de conformação a quente ao invés de imediatamente depois do revestimento por imersão a quente. Esta pré-difusão pode ser realizada so
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25/32 bre a tira não laminada antes da peça em branco, folhas cortadas a partir da tira, ou sobre peças em branco cortadas a partir da tira ou da folha. Esta concretização mitiga o risco de dano da tira pré-difundida durante a laminação, transporte, não laminação e manipulação uma vez que a(s) camada ou camadas de camada de revestimento de alumínio - ferro - silício substancialmente ligados, substancialmente totalmente que consiste em intermetálicos de ferro-alumínio sobre o substrato de aço tendem a ser quebradlça(s). A pré-difusão pode ser feita usando-se indução uma vez que não há nenhum material líquido sobre a superfície como um resultado do baixo teor de silício. As peças em branco, ou tiradas da tira pré-difundida, ou pré-difusa individualmente têm um revestimento depois de pré-difusão contendo FezAls. Exemplos [0055] A invenção agora será ulteriormente explicada por meios dos seguintes, exemplos não limitativos. O substrato de aço para as experiências tinha a composição como dada na Tabela 1.
Tabela 1 - Composição do substrato de aço, Fe restante e impurezas inevitáveis. 1,5 mm, laminado a frio, condição totalmente dura.
| c | Mn | Cr | Si | P | D | Al | B | Ca |
| % em | % em | % em | % em | % em | % em | % em | % em | % em |
| peso | peso | peso | peso | peso | peso | peso | peso | peso |
| 0,20 | 2,18 | 0,64 | 0,055 | 0,010 | 0,001 | 0,036 | 0 | 17 |
Exemplo 1 [0056] Dois aços revestidos com liga de alumínio foram produzidos. A amostra A foi produzida por imersão a quente de uma tira de aço em um banho de liga de alumínio fundido compreendendo 0,9 % em peso de SL A amostra B foi produzida por imersão a quente de banho de liga de alumínio da técnica anterior compreendendo 9,6 % em peso de Si. Ambos os banhos foram saturados com Fe (cerca de 2,8 % em peso). O grau de aço usado é um aço laminado a frio de 1,5 mm, em uma condição totalmente dura e tendo a composição adequa
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26/32 da para as aplicações de conformação a quente. Antes da imersão a quente os aços foram aneiados por recristaiização. Imediatamente após o anelamento por recristaiização os aços foram imersos no banho de liga de alumínio respectivo por um período de 3 segundos, que é consistente com uma velocidade de linha de cerca de 120 m/min. A temperatura de entrada da tira no banho foi de 680°C, e a temperatura de banho foi de 700°C. Depois de imersão a quente a espessura do revestimento da camada foi ajustada por limpando com gás de nitrogênio a 20 pm. Os aços foram aneiados no estágio de anelamento de pré-difusão por 20s a 700°C para se obter ligação e então resfriados por gás de nitrogênio forçado.
[0057] A Figura 2 mostra as camadas de revestimento de liga de alumínio aneladas. O revestimento sobre a amostra A é uma camada de revestimento de alumínio - ferro - silício totalmente ligados embora o revestimento sobre a amostra B consista em uma camada ligada de menos do que 10 pm de espessura (com uma composição diferente do que a camada de revestimento de alumínio - ferro - silício totalmente ligados sobre a amostra A) com uma camada não ligada com a composição de banho de revestimento sobre o topo. Experiências adicionais com a amostra B com tempos de anelamento variáveis no estágio de anelamento de pré-difusão a 700°C mostram que a taxa de crescimento da camada ligada é muito lenta (vide a tabela 1). O restante da camada de revestimento está ainda líquido.
[0058] Na figura 9 a construção de camadas em uma camada de revestimento de Al-Si anelada de 3,0% de Si e 1,6% de Si é mostrada. [0059] A coluna do lado direito mostra o desenvolvimento das diferentes camadas de compostos intermetálicos durante o tratamento térmico de um substrato de aço provido com um revestimento de liga de alumínio compreendendo 1,6 % em peso de Si. A Figura A mostra a camada como-revestida, com as camadas que são formadas imedia
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27/32 tamente depois da imersão, e a camada de topo tendo a composição do banho, B mostra o desenvolvimento durante o reaquecimento uma vez que a amostra atingiu 700°C e C é a situação depois de anelamento a 900°C por 5 minutos. Na amostra C a zona de difusão é agora claramente visível, e a camada de topo tendo a composição do banho sumiu completamente (EDS: voltagem de aceleração (EHT) 15 keV, distância de trabalho (wd) 6,0, 6,2 e 5.9 mm).
[0060] A camada para a camada de 1,6 % em peso de Si (figura 9 - à direita) consiste principalmente em FezAU com no topo uma camada fina de FeAh está presente na interface de substrato como ilustrado na figura 9A à direita. Em contraste com um padrão de revestimento de 10% em peso de Si, nenhuma camada de FesSiAI? está presente. Durante o aquecimento a camada de Fe2Als, com no topo uma camada fina de FeAh, está crescendo em direção à superfície. O limite de solubilidade de Si em Fe2Als não é excedido e portanto nenhuma fase rica em Si se precipita, veja-se a figura 9B- à direita. O Fe2Als continua a crescer em direção à superfície sem qualquer precipitação de Fe2SiAl2 e mais perto da base de aço a fase mais rica em ferro, identificada como FeAh, se desenvolve, veja-se a figura 90 à direita.
[0061] A Figura 9 (coluna do lado esquerdo) mostra o desenvolvimento das diferentes camadas de compostos intermetálicos durante o tratamento térmico de um substrato de aço provido com um revestimento de liga de alumínio compreendendo 3,0 % em peso de Si (EHT 15 keV, wd 6,6, 6,5, 6,2 mm respectivamente). A Figura A mostra a camada como revestida, com as camadas que são formadas Imediatamente depois da imersão, e a camada de topo tendo a composição do banho, B mostra o desenvolvimento durante o reaquecimento uma vez que a amostra atingiu 850°C e C é a situação depois de anelamento a 900°C por 7 minutos. Na amostra C a zona de difusão está agora claramente visível, e a camada de topo tendo a composição do
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28/32 banho sumiu completamente. Também visível é um degrau da fase tau (FesSiAh) que está dispersada na camada de Fe2Als, e não forma uma camada contínua.
[0062] Para um revestimento mergulhado dentro de um banho com 3% em peso pode ser observado um desenvolvimento de camada quase similar durante os primeiros estágios de tratamento térmico, como ilustrado na figura 3. No entanto, o limite de solubilidade de Si é exatamente excedido e ocorre precipitação de FezSiAb na forma de glóbulos no final do tratamento térmico. Enriquecimento de Fe2SiAÍ2 na superfície não é observado [0063] Ambos os teores de liga resultam em uma camada de revestimento totalmente ligada que consiste substancialmente inteiramente nos intermetálicos Fe2Als, FeAÍ2,e, dependendo do teor de Si, de FesSiAh
Tabela 1: Medições de espessura da camada de liga na Amostra B anelada a 700°C
| amostra ID | i | ii | iii | iv |
| Tempo de tratamento térmico [s] | 0 | 10 | 20 | 60 |
| Espessura de camada de liga [pm] | 5 | 7 | 9 | 11 |
[0064] Assim, um revestimento da técnica anterior com 9,6% em peso de Si não é adequado para pré-ligaçâo inline de acordo com a invenção, uma vez que o estágio de anelamento de pré-difusão não produz uma camada de revestimento de alumínio - ferro - silício totalmente ligados. O revestimento com 0,9% de Si por outro lado mostra uma camada totalmente ligada de 20 pm de espessura já depois de 20 segundos.
Exemplo 2 [0065] A amostra A do Ex. 1 (tira de 1,5 mm de espessura recristalizada laminada a frio) revestida por imersão a quente em banhos de liga de alumínio com diferentes concentrações de Si de acordo com a
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29/32 invenção, variando entre 0,5, 0,9, 1,1 e 1,6 % em peso e tempos de anelamento de pré-difusão variando de 0 a 30 segundos. A temperatura de anelamento de pré-difusão era de 700°C. A espessura de camada de revestimento foi ajustada em 30 a 40 pm por jatos de nitrogênio depois de sair do banho de revestimento. A produção de camadas relativamente espessas foi uma escolha deliberada uma vez que a finalidade desses exemplos era determinar o máximo atingível de espessura de formação de liga sem um efeito limitativo da espessura de revestimento aplicada. Os aços foram tratados da mesma maneira que no Ex. 1, exceto quanto ao tempo variante de anelamento. Na figura 3 são mostradas seções transversais (SEM) dos revestimentos produzidos. As imagens revelam claramente uma espessura de camada de liga aumentada nos níveis mais baixos de Si e tempos mais longos de tratamento térmico. Espessuras de camada de liga são apresentadas na figura 4. Medições demonstram que dependendo da concentração de Si e tempo de tratamento térmico a espessura da camada de liga varia de 10 a 35 pm. Com base nas medições e extrapolação das medições um triângulo é removido na figura 4 que exibe uma espessura de revestimentos totalmente ligados que podem ser produzidos com tempos de imersão de 3 s em combinação com tempos de aquecimento entre 0 e 30 s.
Exemplo 3 [0066] Aço de conformação a quente (1,5 mm) revestido com uma camada de revestimento de liga de alumínio com 0,9 % em peso de Si e 2,3 % em peso de Fe com tempos de imersão no banho de liga de alumínio fundido de 3,5 e 10 segundos. Depois de saída do banho de revestimento a espessura das camadas foi controlada a 25 pm por limpeza com nitrogênio. A seguir os aços foram resfriados com nitrogênio forçados. Temperatura de entrada de tira e de banho era como antes. A espessura das espessuras de camada de liga é dada na tabe
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30/32 la 2. O aumento de espessura de camada de liga a tempos de imersão mais longos, isto é, velocidades de linha mais baixas, é claramente ilustrado.
Tabela 2: Medições de espessura (0,9 % em peso de Si)
| amostra ID | V | vi | vii | |
| Tempo de imersão[s] | 3 | 5 | 10 | |
| Espessura de camada de liga [pm] | 13 | 15 | 18 |
[0067] Por mudança do tempo de imersão a janela de fabricação do Ex.3 (figura 4) pode ser aumentada. Combinação dos dados de ambos os exemplos resultou em uma janela de produção de revestimentos totalmente ligados como mostrado na figura 5.
Exemplo 4 [0068] Aço de conformação a quente (1,5 mm) revestido com uma camada de revestimento de liga de alumínio com 1,9 % em peso de Si e 2,3 % em peso de Fe com tempos de imersão no banho de liga de alumínio fundido de 3,5 e 10 segundos. Depois da saída do banho de revestimento a espessura das camadas foi controlada a 25 pm por limpeza com nitrogênio. A seguir os aços foram resfriados com nitrogênio forçados. Temperatura de entrada de tira e de banho eram como antes. A espessura das espessuras de camada de liga são dadas na tabela 3. O aumento de espessura de camada de liga a tempos de imersão mais longos, isto é, velocidades de linha mais baixas, é claramente ilustrado.
Tabela 3: Medições de espessura em pm (1,9 % em peso de Si)
| tempo(s) de anelamento de pré-difusão (s) | tempo de imer- são 3 s | tempo de imer- são 5s | tempo de imer- são 10s |
| 0 | 9 | 10 | 12 |
| 10 | 14 | 16 | 18 |
| 20 | 20 | 21 | 23 |
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Exemplo 5 [0069] A estrutura de camada da amostra A depois de anelamento de pré-difusão (por 20 s a 700°C, de acordo com a invenção) e B como imerso a quente (assim nenhum anelamento de pré-difusão, que é a situação da técnica anterior) são comparadas na figura 6 (imagem da seção transversal SEM). A amostra A mostra uma camadas de revestimento de alumínio - ferro - silício totalmente ligados, enquanto que o revestimento sobre a amostra B é uma camada de liga fina na interface de aço, enquanto a parte superior do revestimento nâo está ligada e tem uma composição média igual à composição de banho de revestimento. Como uma consequência a camada de topo começa a fundir a uma temperatura de cerca de 575°C. Os aços nessa condição foram tratados com calor em um forno por radiação ajustado a 900°C com um par termelétrico soldado às tiras para registrar as taxas de aquecimento. As curvas de aquecimento de ambos os lados (vide figura 7) claramente ilustram a taxa de aquecimento mais rápida da amostra A pré-ligada em comparação com a amostra B comparativa. Especialmente a temperaturas mais baixas a taxa de aquecimento é aperfeiçoada por pré-ligação quando durante esse estágio, a reflexão de radiação é marcadamente reduzida pela aparência amorfa do revestimento pré-ligado. Taxa de aquecimento mais rápida permite quantidade produzida mais alta com o mesmo forno. Alternativamente fornos mais curtos podem ser usados exigindo um menor resíduo de forno (furnace foot prínf) e investimento mais baixo. As amostras tiradas a temperaturas de 700, 800, 850°C durante o aquecimento da amostra B revelaram que somente depois de alcançar a temperatura de 850°C uma camada totalmente ligada é obtida. Isto significa que a parte externa da camada de revestimento permaneceu líquida sobre a faixa de temperatura total de 575 a 850°C. Durante o tempo em que o revestimento está fundido, ocorre acúmulo nos rolos durante o contato com
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32/32 os rolos de forno. O acúmulo nos rolos não apenas leva à manutenção aumentada e aumentado tempo de inatividade de forno mas é também uma fonte do dano do produto. A amostra A com o revestimento préligado de não fusão não está causando qualquer acúmulo nos rolos a qualquer temperatura.
Exemplo 6.
[0070] As folhas de amostra A (1,1 % em peso de Si) e de amostra B (9,6 % em peso de Si) foram aquecidas em um forno de radiação ajustado a 900°C. Nos vários intervalos de tempo as amostras foram tiradas do forno para o exame na seção transversal para determinar a taxa de crescimento de uma camada de difusão, que é uma camada maleável tendo alumínio na solução sólida. A espessura da camada de difusão de 10 pm é considerada como sendo uma zona de difusão adequada com boa resistência de propagação de rachadura. A investigação mostrou que a espessura de 10 pm foi conseguida para a amostra A depois de 170 segundos a 900°C e para a amostra B depois de 400 s. Com a amostra A (de acordo com a invenção) um tempo de forno que economiza de mais do que 50% é conseguido em comparação com a amostra B (técnica anterior). As imagens relevantes são mostradas como figuras 8A e B.
Claims (15)
- REIVINDICAÇÕES1. Método para a produção de uma tira de aço revestida sobre um ou ambos os lados, com uma camada de revestimento de liga de alumínio em um revestimento por imersão a quente contínuo e um processo de anelamento de pré-difusão subsequente, o dito processo compreendendo um estágio de revestimento de imersão a quente em que a tira de aço é passada com uma velocidade v através de um banho de uma liga de alumínio fundida para se aplicar uma camada de revestimento de liga de alumínio a um ou a ambos os lados da tira de aço, e um estágio de anelamento de pré-difusâo, caracterizado pelo fato de que • a espessura da camada de revestimento de liga de alumínio aplicada sobre um ou ambos os lados da tira de aço está entre 5 e 40 pm e em que a camada de revestimento com liga de alumínio compreende 0,4 a 4,0% em peso de silício, e em que • a tira de aço revestida com liga de alumínio entra no estágio de anelamento de pré-difusão enquanto pelo menos a camada externa da camada ou camadas de revestimento com liga de alumínio está acima de sua temperatura de líquido, e a tira é anelada a uma temperatura de anelamento de pelo menos 600 e de no máximo 800°C por no máximo 40 segundos para promover a difusão de ferro a partir da tira ou folha de aço para dentro da camada ou camadas de revestimento com liga de alumínio para conformar uma camada ou camadas de revestimento de alumínio - ferro - silício substancialmente totalmente ligados;seguido por resfriamento da tira de aço revestida anelada por pré-difusão para a temperatura ambiente.
- 2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição da camada ou camadas de revestimento de alumínio - ferro - silício totalmente ligados é de 50-55 % em pesoPetição 870190073010, de 30/07/2019, pág. 57/622/5 de Al, 43-48 % em peso de Fe, 0,4-4 % em peso de Si e elementos e impurezas inevitáveis consistentes com o processo de revestimento por imersão a quente.
- 3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a liga de alumínio fundida no banho contém entre 0,4 e 4,0 % em peso de silício, e de que a liga de alumínio fundida tem uma temperatura entre 630 e 750°C, de preferência de pelo menos 660°C e/ou de no máximo 700°C.
- 4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que * a temperatura da tira de aço que entra no banho de liga de alumínio fundida está entre 550 e 750°C, de preferência em pelo menos 660°C e/ou em no máximo 700°C, e/ou de que * a velocidade v está entre 0,6 m/s e 4,2 m/s, de preferência de no máximo 3,0 m/s, mais de preferência de pelo menos 1,0 e/ou de no máximo 2,0 m/s.
- 5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a camada de revestimento de alumínio - ferro - silício totalmente ligados contém pelo menos 0,5 % em peso de Si e/ou no máximo 3,5 % em peso de Si.
- 6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a espessura da camada de revestimento de alumínio - ferro - silício totalmente ligados é de pelo menos 8 e/ou de no máximo 40 pm, de preferência de pelo menos 10 pm, mais de preferência de pelo menos 12 pm, de preferência de no máximo 30, mais de preferência de no máximo 25 pm, e ainda mais de preferência de no máximo 20 pm.
- 7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a espessura d (em pm) da camada de revestimento de alumínio - ferro - silício totalmente ligadosPetição 870190073010, de 30/07/2019, pág. 58/623/5 em função do teor de silício (em % em peso) da camada de revestimento de alumínio - ferro - silício totalmente ligados está encerrada no espaço Si-d pelas equações (1), (2) e (3):(1) d >-1,39. Si + 12,6 e (2) d <-9,17.Si + 43,7 e (3) Si > 0,4 %.
- 8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o tempo de imersão da tira de aço no banho de liga de alumínio fundida no estágio de revestimento por imersão a quente está entre 2 e 10 segundos, de preferência pelo menos em 3 e/ou no máximo em 6 segundos e de que a camada de liga sobre a tira ou folha de aço antes da etapa de de anelamento de pré-difusão, compreende pelo menos três camadas distintas, desde a superfície da tira ou folha de aço para fora:* camada intermetálica 1, que consiste em Fe2Als com silício na solução sólida * camada intermetálica 2, que consiste em FeAfe com silício na solução sólida * camada externa tendo a composição do banho de liga de alumínio fundida.
- 9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a pré-difusão é realizada imediatamente antes da operação de conformação a quente por anelamento da tira antes da formação de peça em branco, ou por anelamento de folhas cortadas a partir da tira, ou por anelamento de peça em branco cortada a partir da tira ou folha, de preferência em que o anelamento é realizado por aquecimento de indução, opcionalmente seguido por aquecimento de radiação.
- 10. Tira de aço, caracterizada pelo fato de que tem uma composição compreendendo (em % em peso):Petição 870190073010, de 30/07/2019, pág. 59/624/5
C: 0,01 -0,5 P: <0,1 Nb: <0,3 Mn: 0,4-4,0 S: <0,05 V: < 0,5 N: < 0,001 -0,030 B: <0,08 Ca: < 0,05 Si: <3,0 O: < 0,008 Ni <2,0 Cr: < 4,0 Ti: <0,3 Cu < 2,0 Al: <3,0Mo: < 1,0W < 0,5 o restante sendo ferro e impurezas inevitáveis, revestida sobre um ou ambos os lados com uma tira de aço revestida de alumínio - ferro - silício totalmente ligados obtenível pelo processo como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes, e em que a composição da camada ou camadas de revestimento de alumínio - ferro - silício totalmente ligados é de 50-55 % em peso de Al, 43-48 % em peso de Fe, 0,4-4 % em peso de Si e elementos e impurezas inevitáveis consistentes com o dito processo. - 11. Tira de aço revestida de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que a camada de liga sobre a tira ou a folha de aço revestida antes da etapa de anelamento de pré-difusão compreende pelo menos três camadas distintas, desde a superfície de tira ou folha de aço para fora:* camada intermetálica 1, que consiste em FezAls com silício na solução sólida * camada intermetálica 2, que consiste em FeAh com silício na solução sólida * camada externa tendo a composição do banho de liga de alumínio fundida.
- 12. Tira de aço revestida de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizada pelo fato de que a camada ou camadas de revestimento de alumínio - ferro - silício totalmente ligados contêm entre 0 e 10 % em área de fase tau, e em que a fase tau, se presente, está dispersada na camada de revestimento.Petição 870190073010, de 30/07/2019, pág. 60/625/5
- 13. Uso da tira de aço revestida de alumínio - ferro - siiício totalmente ligados obtenível pelo processo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, ou da tira de aço revestida como definida na reivindicação 10, 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que é para produzir um produto conformado a quente em um processo de conformação a quente compreendendo as etapas de:- corte da tira de aço revestida para se obter uma peça em branco;- aquecimento das peças em branco para acima da temperatura de Aci do aço, opcionalmente para acima da temperatura de Ac3 do aço; - conformação a quente da peça em branco para formação de um produto;- resfriamento do produto conformado a quente.
- 14. Uso da tira de aço revestida por revestimento de alumínio - ferro - silício totalmente ligados, em um processo de conformação a quente de acordo com reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o aquecimento das peças em branco desde a temperatura ambiente para acima da temperatura de Ac1 do aço, opcionalmente para acima da temperatura de Ac3 do aço, é realizado por meio de aquecimento de indução, aquecimento de contato ou aquecimento de resistência.
- 15. Uso do produto de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizado pelo fato de ser como uma peça em um veículo, por exemplo, como uma parte de corpo.
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