BR112019017699A2 - Chapa de aço resistente à abrasão e método para fabricar a mesma - Google Patents

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Abstract

trata-se de uma chapa de aço resistente à abrasão que exibe alta dureza até o centro da chapa na direção de espessura, embora tenha uma espessura de chapa 50 mm ou mais, e que pode ser produzida com baixo custo. a chapa de aço resistente à abrasão compreende componentes específicos, tem uma composição constituinte através da qual o valor de di* definido pela fórmula (1) é de 120 ou mais, tem uma dureza de brinell hb1 a uma profundidade de 1 mm a partir da superfície de 360 a 490 hbw10/3000, tem uma razão de dureza, que é definida como a razão da dureza de brinell hb1/2 em uma posição no centro da chapa na direção de espessura em relação à hb1, de 75% ou mais, e tem uma espessura de chapa de 50 mm ou mais. fórmula (1): di* = 33,85 x (0,1 x c)0,5 x (0,7 x si+1) x (3,33 x mn+1) x (0,35 x cu+1) x (0,36 x ni+1) x (2,16 x cr+1) x (3 x mo+1) x (1,75 x v+1) x (1,5 x w+1).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para CHAPA DE AÇO RESISTENTE À ABRASÃO E MÉTODO PARA FABRICAR A MESMA.
CAMPO DA TÉCNICA [0001] A descrição refere-se a uma placa de aço resistente à abrasão, em particular, uma placa de aço resistente à abrasão que tem alta dureza na parte de espessura intermediária da mesma, embora a placa de aço seja espessa e possa ser fabricada com baixo custo. A placa de aço resistente à abrasão pode ser adequadamente utilizada para membros de máquinas industriais e aparelhos de transporte que são usados em campos tais como construção, engenharia civil e escavação como mineração. Além disso, a descrição refere-se a um método para fabricar a placa de aço resistente à abrasão.
ANTECEDENTES [0002] É sabido que a resistência à abrasão do aço pode ser melhorada pelo aumento da dureza do aço. Portanto, aço de alta dureza tem sido amplamente usado como aço resistente à abrasão, sendo que o aço de alta dureza é obtido ao submeter aço de liga adicionado com uma grande quantidade de elementos de liga, tais como Mn, Cr e Mo, a tratamento térmico tal como arrefecimento brusco.
[0003] Por exemplo, os documentos JP 4645306 B (PTL 1) e JP 4735191 B (PTL 2) propõem uma placa de aço resistente à abrasão que tem uma dureza de Brinell (HB) de 360 a 490 em sua camada de superfície. Na placa de aço resistente à abrasão, a alta dureza de superfície é alcançada ao adicionar uma quantidade predeterminada de elementos de liga e pelo arrefecimento brusco da placa de aço para obter uma microestrutura dominada por martensita.
LISTA DE CITAÇÕES
LITERATURAS DE PATENTE [0004] PTL 1: JP 4645306 B
Petição 870190082861, de 26/08/2019, pág. 17/54
2/33 [0005] PTL 2: JP 4735191 Β
SUMÁRIO
PROBLEMA DA TÉCNICA [0006] Em alguns ambientes operacionais de uma placa de aço resistente à abrasão, uma placa de aço com uma espessura de placa tão espessa quanto dezenas de milímetros é usada até que esteja desgastada próxima à parte de espessura intermediária da mesma. Portanto, para prolongar a vida útil de uma placa de aço, é importante que a placa de aço tenha alta dureza, não apenas em sua camada de superfície, mas também em sua parte de espessura intermediária.
[0007] Os documentos Nos PTL 1 e 2, no entanto, não consideram a dureza na posição de espessura intermediária de uma placa de aço resistente à abrasão espessa. Os documentos Nos PTL 1 e PTL 2 também têm um problema de aumento de custos devido ao fato de que uma grande quantidade de elementos de liga precisa ser adicionada para garantir a dureza na parte de espessura intermediária de uma placa de aço resistente à abrasão espessa.
[0008] A presente descrição foi feita em vista do citado acima, e um objetivo da presente descrição é fornecer uma placa de aço resistente à abrasão que tem alta dureza na parte de espessura intermediária da mesma, embora a placa de aço tenha uma espessura de placa tão espessa quanto 50 mm ou mais e possa ser fabricada com baixo custo. Adicionalmente, o objetivo da presente descrição é fornecer um método para fabricar a placa de aço resistente à abrasão.
SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA [0009] Para alcançar o objetivo acima, foram realizados estudos intensivos quanto aos vários fatores que afetam a dureza na posição de espessura intermediária de uma placa de aço resistente à abrasão. Como resultado, constatou-se que ao submeter uma placa de aço que
Petição 870190082861, de 26/08/2019, pág. 18/54
3/33 tem um alto teor de carbono a tratamento de arrefecimento brusco regular e, em seguida, à têmpera sob condições específicas, uma placa de aço resistente à abrasão que tem alta dureza na parte de espessura intermediária da mesma pode ser fabricada, embora a placa de aço tenha baixo teor de elementos de liga diferentes do carbono.
[0010] A descrição é baseada nas constatações mencionadas anteriormente e em estudos adicionais. Fornecemos o seguinte.
[0011] 1. Uma placa de aço resistente à abrasão, que tem uma composição química que contém (consiste em), em % em massa, [0012] C: 0,23% a 0,34%, [0013] Si: 0,05% a 1,00%, [0014] Mn: 0,30% a 2,00%, [0015] P: 0,020% ou menos, [0016] S: 0,020% ou menos, [0017] Al: 0,04% ou menos, [0018] Cr: 0,05% a 2,00%, [0019] N: 0,0050% ou menos, e [0020] O: 0,0050% ou menos, sendo que o saldo é Fe e inevitáveis impurezas, a composição química tem um valor de Dl* de 120 ou mais, em que Dl* é definido pela seguinte Fórmula (1):
[0021] Dl* = 33,85 x (0,1 x C)0 5 x (0,7 x Si + 1) x (3,33 x Mn + 1) x (0,35 x Cu + 1) x (0,36 x Ni + 1) x (2,16 x Cr + 1) x (3 x Mo + 1) x (1,75 xV + 1)x(1,5xW + 1) (1) em que cada símbolo de elemento na Fórmula (1) indica um teor, em % em massa, de um elemento correspondente e é tomado como sendo 0 quando o elemento correspondente não estiver contido, em que a placa de aço resistente à abrasão tem HBi de 360 HBW10/3000 a 490 HBW10/3000, sendo que a HBi é uma dureza de Brinell a uma profundidade de 1 mm a partir de uma superfície da placa de aço resistente à abrasão,
Petição 870190082861, de 26/08/2019, pág. 19/54
4/33 em que a placa de aço resistente à abrasão tem uma razão de dureza de 75% ou mais, sendo que a razão de dureza é definida como uma razão de HB1/2 para a HB1, e sendo que a HB1/2 é uma dureza de Brinell em uma posição de espessura intermediária da placa de aço resistente à abrasão, e em que a placa de aço resistente à abrasão tem uma espessura de placa de 50 mm ou mais.
[0022] 2. A placa de aço resistente à abrasão, de acordo com 1, em que a composição química contém ainda, em % em massa, um ou mais selecionado a partir do grupo que consiste em [0023] Cu: 0,01% a 2,00%, [0024] Ni: 0,01% a 2,00%, [0025] Mo: 0,01% a 1,00%, [0026] V: 0,01% a 1,00%, [0027] W: 0,01% a 1,00%, e [0028] Co: 0,01% a 1,00%.
[0029] 3. A placa de aço resistente à abrasão, de acordo com 1 ou
2, em que a composição química contém ainda, em % em massa, um ou mais selecionado a partir do grupo que consiste em [0030] Nb: 0,005% a 0,050%, [0031] Ti: 0,005% a 0,050%, e [0032] B: 0,0001 % a 0,0100%.
[0033] 4. A placa de aço resistente à abrasão, de acordo com qualquer um dentre 1 a 3, em que a composição química contém ainda, em % em massa, um ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em [0034] Ca: 0,0005% a 0,0050%, [0035] Mg: 0,0005% a 0,0050%, e [0036] REM: 0,0005% a 0,0080%.
[0037] 5. Um método para fabricar uma placa de aço resistente à abrasão que compreende:
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5/33 aquecer uma matéria-prima de aço até uma temperatura de aquecimento, sendo que a matéria-prima de aço tem uma composição química que contém, em % em massa, [0038] C: 0,23% a 0,34%, [0039] Si: 0,05% a 1,00%, [0040] Mn: 0,30% a 2,00%, [0041] P: 0,020% ou menos, [0042] S: 0,020% ou menos, [0043] Al: 0,04% ou menos, [0044] Cr: 0,05% a 2,00%, [0045] N: 0,0050% ou menos, e [0046] O: 0,0050% ou menos, sendo que o saldo é Fe e inevitáveis impurezas;
laminar a quente a matéria-prima de aço aquecida em uma placa de aço laminada a quente com uma espessura de placa de 50 mm ou mais;
submeter a placa de aço laminada a quente a arrefecimento brusco, sendo que o arrefecimento brusco ou é arrefecimento brusco direto ou arrefecimento brusco de reaquecimento, sendo que o arrefecimento brusco direto tem uma temperatura de início do arrefecimento brusco de um ponto de transformação de Ars ou mais alta, o arrefecimento brusco de reaquecimento tem uma temperatura de início do arrefecimento brusco de um ponto de transformação de Acs ou mais alta; e submeter a placa de aço laminada a quente, após o arrefecimento brusco, à têmpera sob uma condição de modo que um valor de P seja 1,20 x 104 a 1,80 x 104, sendo que o valor de P é definido pela seguinte Fórmula (2):
P = (T + 273) x (21,3 - 5,8 x C + log (60 x t)) (2), em que, na Fórmula (2), C indica o teor de C (em % em
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6/33 massa) na placa de aço, T indica a temperatura de têmpera (QC) e t indica o tempo de retenção (min.) na têmpera.
[0047] 6. O método para fabricar uma placa de aço resistente à abrasão, de acordo com 5, em que a composição química contém ainda, em % em massa, um ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em [0048] Cu: 0,01% a 2,00%, [0049] Ni: 0,01% a 2,00%, [0050] Mo: 0,01% a 1,00%, [0051] V: 0,01% a 1,00%, [0052] W: 0,01% a 1,00%, e [0053] Co: 0,01% a 1,00%.
[0054] 7. O método para fabricar uma placa de aço resistente à abrasão, de acordo com 5 ou 6, em que a composição química contém ainda, em % em massa, um ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em [0055] Nb: 0,005% a 0,050%, [0056] Ti: 0,005% a 0,050%, e [0057] B: 0,0001 % a 0,0100%.
[0058] 8. O método para fabricar uma placa de aço resistente à abrasão, de acordo com qualquer um dentre 5 a 7, em que a composição química contém ainda, em % em massa, um ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em [0059] Ca: 0,0005% a 0,0050%, [0060] Mg: 0,0005% a 0,0050%, e [0061] REM: 0,0005% a 0,0080%.
EFEITO VANTAJOSO [0062] É possível obter uma placa de aço resistente à abrasão que tem alta dureza na parte de espessura intermediária da mesma com baixo custo, embora a placa de aço tenha uma espessura de placa tão espessa quanto 50 mm ou mais.
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DESCRIÇÃO DETALHADA COMPOSIÇÃO QUÍMICA [0063] Em seguida, um método para implementar a presente descrição é descrito em detalhe abaixo. É importante que uma placa de aço resistente à abrasão e uma matéria-prima de aço usada para fabricar a placa de aço resistente à abrasão tenham a composição química descrita acima. Portanto, as razões para limitar a composição química de aço, conforme ditado acima, são descritas primeiro. Na composição química, % denota % em massa, salvo indicação do contrário.
C: 0,23% a 0,34% [0064] C é um elemento que tem um efeito de aumento da dureza em uma camada de superfície e uma posição de espessura intermediária e de melhoria da resistência à abrasão. Para obter esse efeito, o teor de C é ajustado para que seja 0,23% ou mais. Para reduzir ainda mais as quantidades necessárias de outros elementos de liga e fabricar a placa de aço resistente à abrasão com baixo custo, o teor de C é preferencialmente 0,25% ou mais. Por outro lado, quando o teor de C ultrapassa 0,34%, a dureza de uma camada de superfície é excessivamente aumentada durante o tratamento térmico de arrefecimento brusco para elevar, desse modo, uma temperatura de aquecimento necessária para o tratamento térmico de têmpera, aumentando, assim, os custos do tratamento térmico. Consequentemente, o teor de C é 0,34% ou menos. Para diminuir ainda mais a temperatura necessária para têmpera, o teor de C é preferencialmente 0,32% ou menos.
Si: 0,05% a 1,00% [0065] Si é um elemento que funciona como um desoxidante. Si também tem um efeito de ser dissolvido em aço e aumentar a dureza de uma matriz do aço pelo fortalecimento da solução sólida. Para obter esses efeitos, o teor de Si é ajustado para que seja 0,05% ou mais. O
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8/33 teor de Si é preferencialmente 0,10% ou mais, e, mais preferencialmente, 0,20% ou mais. Por outro lado, caso o teor de Si ultrapasse 1,00%, a ductilidade e a tenacidade são diminuídas, e, adicionalmente, a quantidade de inclusões é aumentada. Consequentemente, o teor de Si é 1,00% ou menos. O teor de Si é preferencialmente 0,80% ou menos, mais preferencialmente 0,60% ou menos, e ainda preferencialmente 0,40% ou menos.
Mn: 0,30% a 2,00% [0066] Mn é um elemento que tem um efeito de aumento da dureza em uma camada de superfície e uma posição de espessura intermediária e melhoria da resistência à abrasão. Para obter esse efeito, o teor de Mn é ajustado para que seja 0,30% ou mais. O teor de Mn é preferencialmente 0,70% ou mais, e mais preferencialmente 0,90% ou mais. Por outro lado, caso o teor de Mn ultrapasse 2,00%, a soldabilidade e a tenacidade são diminuídas, e, adicionalmente, custos com ligas são excessivamente aumentados. Consequentemente, o teor de Mn é 2,00% ou menos. O teor de Mn é preferencialmente 1,80% ou menos, e, mais preferencialmente, 1,60% ou menos.
P: 0,020% ou menos [0067] P é um elemento contido como uma impureza inevitável, o que causa um efeito adverso tal como uma diminuição na tenacidade em um metal de base e uma porção soldada devido à segregação para fronteiras de grão. Consequentemente, o teor de P é desejavelmente tão baixo quanto possível, mas o teor de P de 0,020% ou menos é permitido. Assim, o teor de P é ajustado para que seja 0,020% ou menos. Por outro lado, o teor de P pode ter qualquer limite inferior. O limite inferior pode ser 0%, mas em termos industriais, pode ser mais que 0% devido ao fato de que, tipicamente, P é um elemento inevitavelmente contido como uma impureza em aço. Adicionalmente, reduzir excessivamente o teor de P leva a um aumento nos custos de refinação. Assim,
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9/33 o teor de Ρ é preferencialmente 0,001% ou mais.
S: 0,020% ou menos [0068] S é um elemento inevitavelmente contido como uma impureza inevitável, e existe em aço como uma inclusão de sulfeto, tal como MnS, o que causa um efeito adverso de geração da origem de fratura. Consequentemente, o teor de S é desejavelmente tão baixo quanto possível, mas o teor de S de 0,020% ou menos é admissível. Assim, o teor de S é ajustado para que seja 0,020% ou menos. Por outro lado, o teor de S pode ter qualquer limite inferior. O limite inferior pode ser 0%, mas em termos industriais, pode ser mais que 0% devido ao fato de que, tipicamente, S é um elemento inevitavelmente contido como uma impureza em aço. Adicionalmente, reduzir excessivamente o teor de S leva a um aumento nos custos de refinação. Assim, o teor de S é preferencialmente 0,0005% ou mais.
Al: 0,04% ou menos [0069] Al é um elemento que funciona como um desoxidante e tem um efeito de refinação de grãos de cristal. No entanto, caso o teor de Al ultrapasse 0,04%, uma inclusão baseada em óxido é aumentada, diminuindo, assim, a limpeza. Consequentemente, o teor de Al é 0,04% ou menos. O teor de Al é preferencialmente 0,03% ou menos, e mais preferencialmente 0,02% ou menos. Por outro lado, o teor de Al pode ter qualquer limite inferior, mas para aprimorar ainda mais o efeito de adição de Al, o teor de Al é preferencialmente 0,01 % ou mais.
Cr: 0,05% a 2,00% [0070] Cr é um elemento que tem um efeito de aumento da dureza em uma camada de superfície e uma posição de espessura intermediária e de melhoria da resistência à abrasão. Para obter esse efeito, o teor de Cr é ajustado para que seja 0,05% ou mais. O teor de Cr é preferencialmente 0,20% ou mais, e mais preferencialmente 0,25% ou mais. Por
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10/33 outro lado, caso o teor de C ultrapasse 2,00%, a soldabilidade é diminuída. Consequentemente, o teor de Cr é 2,00% ou menos. O teor de Cr é preferencialmente 1,85% ou menos, e mais preferencialmente 1,80% ou menos.
N: 0,0050% ou menos [0071] N é um elemento inevitavelmente contido como uma impureza inevitável, mas o teor de N de 0,0050% ou menos é admissível. Consequentemente, o teor de N é 0,0050% ou menos, e preferencialmente 0,0040% ou menos. Por outro lado, o teor de N pode ter qualquer limite inferior. O limite inferior pode ser 0%, mas em termos industriais, pode ser mais que 0% devido ao fato de que, tipicamente, N é um elemento inevitavelmente contido como uma impureza em aço.
O: 0,0050% ou menos [0072] O é um elemento inevitavelmente contido como uma impureza inevitável, mas o teor de O de 0,0050% ou menos é admissível. Consequentemente, o teor de O é 0,0050% ou menos, e preferencialmente 0,0040% ou menos. Por outro lado, o teor de O pode ter qualquer limite inferior. O limite inferior pode ser 0%, mas em termos industriais, pode ser mais que 0% devido ao fato de que, tipicamente, O é um elemento inevitavelmente contido como uma impureza em aço.
[0073] Uma placa de aço resistente à abrasão e uma matéria-prima de aço em uma das modalidades têm os componentes mencionados anteriormente, sendo que o saldo é Fe e inevitáveis impurezas.
[0074] Adicionalmente à composição química básica descrita acima, a composição química pode, opcionalmente, conter ainda um ou mais selecionado a partir do grupo que consiste em Cu: 0,01 % a 2,00%, Ni: 0,01% a 2,00%, Mo: 0,01% a 1,00%, V: 0,01% a 1,00%, W: 0,01% a 1,00%, e Co: 0,01% a 1,00%.
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Cu: 0,01% a 2,00% [0075] Cu é um elemento que tem um efeito de melhoria da temperabilidade de arrefecimento brusco e pode ser opcionalmente adicionado para melhorar adicionalmente a dureza do interior de uma placa de aço. No caso de adição de Cu, para obter esse efeito, o teor de Cu é ajustado para que seja 0,01% ou mais. Por outro lado, quando o teor de Cu ultrapassa 2,00%, a soldabilidade é deteriorada e os custos com ligas são aumentados. Consequentemente, no caso de adição de Cu, o teor de Cu é ajustado para que seja 2,00% ou menos.
Ni: 0,01% a 2,00% [0076] Ni é um elemento que tem um efeito de melhoria da temperabilidade de arrefecimento brusco assim como com Cu, e pode ser opcionalmente adicionado para melhorar adicionalmente a dureza do interior de uma placa de aço. No caso de adição de Ni, para obter esse efeito, o teor de Ni é ajustado para que seja 0,01% ou mais. Por outro lado, quando o teor de Ni ultrapassa 2,00%, a soldabilidade é deteriorada e os custos com ligas são aumentados. Consequentemente, no caso de adição de Ni, o teor de Ni é ajustado para que seja 2,00% ou menos.
Mo: 0,01% a 1,00% [0077] Mo é um elemento que tem um efeito de melhoria da temperabilidade de arrefecimento brusco assim como com Cu, e pode ser opcionalmente adicionado para melhorar adicionalmente a dureza do interior de uma placa de aço. No caso de adição de Mo, para obter esse efeito, o teor de Mo é ajustado para que seja 0,01% ou mais. Por outro lado, quando o teor de Mo ultrapassa 1,00%, a soldabilidade é deteriorada e os custos com ligas são aumentados. Consequentemente, no caso de adição de Mo, o teor de Mo é ajustado para que seja 1,00% ou menos.
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V: 0,01% a 1,00% [0078] V é um elemento que tem um efeito de melhoria da temperabilidade de arrefecimento brusco assim como com Cu, e pode ser opcionalmente adicionado para melhorar adicionalmente a dureza do interior de uma placa de aço. No caso de adição de V, para obter esse efeito, o teor de V é ajustado para que seja 0,01% ou mais. Por outro lado, quando o teor de V ultrapassa 1,00%, a soldabilidade é deteriorada e os custos com ligas são aumentados. Consequentemente, no caso de adição de V, o teor de V é ajustado para que seja 1,00% ou menos.
W: 0,01% a 1,00% [0079] W é um elemento que tem um efeito de melhoria da temperabilidade de arrefecimento brusco assim como com Cu e pode ser opcionalmente adicionado para melhorar adicionalmente a dureza do interior de uma placa de aço. No caso de adição de W, para obter esse efeito, o teor de W é ajustado para que seja 0,01% ou mais. Por outro lado, quando o teor de W ultrapassa 1,00%, a soldabilidade é deteriorada e os custos com ligas são aumentados. Consequentemente, no caso de adição de W, o teor de W é ajustado para que seja 1,00% ou menos.
Co: 0,01% a 1,00% [0080] Co é um elemento que tem um efeito de melhoria da temperabilidade de arrefecimento brusco assim como com Cu, e pode ser opcionalmente adicionado para melhorar adicionalmente a dureza do interior de uma placa de aço. No caso de adição de Co, para obter esse efeito, o teor de Co é ajustado para que seja 0,01% ou mais. Por outro lado, quando o teor de Co ultrapassa 1,00%, a soldabilidade é deteriorada e os custos com ligas são aumentados. Portanto, quando Co é adicionado, o teor de Co é ajustado para que seja 1,00% ou menos.
[0081] Em outras modalidades, a composição química pode, opcionalmente, conter ainda um ou mais selecionado a partir do grupo que
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13/33 consiste em Nb: 0,005% a 0,050%, Ti: 0,005% a 0,050%, e B: 0,0001% a 0,0100%.
Nb: 0,005% a 0,050% [0082] Nb é um elemento que aumenta adicionalmente a dureza de uma matriz e contribui para melhorar ainda mais a resistência à abrasão. No caso de adição de Nb, para obter esse efeito, o teor de Nb é ajustado para que seja 0,005% ou mais. O teor de Nb é preferencialmente 0,007% ou mais. Por outro lado, quando o teor de Nb ultrapassa 0,050%, uma grande quantidade de NbC é precipitada, diminuindo, assim, a trabalhabilidade. Consequentemente, no caso de adição de Nb, o teor de Nb é 0,050% ou menos. O teor de Nb é preferencialmente 0,040% ou menos, e mais preferencialmente 0,030% ou menos.
Ti: 0,005% a 0,050% [0083] Ti é um elemento que tem uma forte tendência a formar nitreto e tem um efeito de fixação de N para diminuir soluto N. Portanto, a adição de Ti pode melhorar a tenacidade de um metal de base e uma porção soldada. Adicionalmente, no caso de adição tanto de Ti quanto de B, Ti fixa N para, dessa forma, impedir a precipitação de BN, melhorando, assim, um efeito de B que aumenta a temperabilidade de arrefecimento brusco. Para obter esses efeitos, no caso de adição de Ti, o teor de Ti é ajustado para que seja 0,005% ou mais. O teor de Ti é preferencialmente 0,012% ou mais. Por outro lado, caso o teor de Ti ultrapasse 0,050%, uma grande quantidade de TiC é precipitada, diminuindo, assim, a trabalhabilidade. Consequentemente, quando Ti estiver contido, o teor de Ti é ajustado para que seja 0,050% ou menos. O teor de Ti é preferencialmente 0,040% ou menos, e mais preferencialmente 0,030% ou menos.
B: 0,0001% a 0,0100% [0084] B é um elemento que tem um efeito de melhoria significativa da temperabilidade de arrefecimento brusco mesmo com uma adição
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14/33 de uma quantidade vestigial de B. Portanto, a adição de B pode facilitar a formação de martensita, melhorando adicionalmente a resistência à abrasão. Para obter esse efeito, no caso de adição de B, o teor de B é ajustado para que seja 0,0001% ou mais. O teor de B é preferencialmente 0,0005% ou mais, e mais preferencialmente 0,0010% ou mais. Por outro lado, quando o teor de B ultrapassa 0,0100%, a soldabilidade é diminuída. Consequentemente, no caso de adição de B, o teor de B é 0,0100% ou menos. O teor de B é preferencialmente 0,0050% ou menos, e mais preferencialmente 0,0030% ou menos.
[0085] Em outras modalidades, a composição química pode, opcionalmente, conter ainda um ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em Ca: 0,0005% a 0,0050%, Mg: 0,0005% a 0,0050%, e REM: 0,0005% a 0,0080%.
Ca: 0,0005% a 0,0050% [0086] Ca é um elemento que se combina com S e tem um efeito de impedir a formação de, por exemplo, MnS que se estende muito em uma direção de laminação. Portanto, a adição de Ca pode fornecer controle morfológico em inclusões de sulfeto para que as inclusões de sulfeto possam ter um formato esférico, melhorando adicionalmente a tenacidade de uma porção soldada e similares. Para obter esse efeito, no caso de adição de Ca, o teor de Ca é ajustado para que seja 0,0005% ou mais. Por outro lado, quando o teor de Ca ultrapassa 0,0050%, a limpeza de aço é diminuída. A diminuição na limpeza causa deterioração de características de superfície devido a um aumento em defeitos na superfície e uma diminuição na trabalhabilidade de dobra. Consequentemente, no caso de adição de Ca, o teor de Ca é 0,0050% ou menos.
Mg: 0,0005% a 0,0050% [0087] Mg é um elemento que se combina com S assim como com Ca, e tem um efeito de impedir a formação de, por exemplo, MnS que se estende muito em uma direção de laminação. Portanto, a adição de
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Mg pode fornecer controle morfológico em inclusões de sulfeto para que as inclusões de sulfeto possam ter um formato esférico, melhorando adicionalmente a tenacidade de uma porção soldada e similares. Para obter esse efeito, no caso de adição de Mg, o teor de Mg é ajustado para que seja 0,0005% ou mais. Por outro lado, quando o teor de Mg ultrapassa 0,0050%, a limpeza de aço é diminuída. A diminuição na limpeza causa deterioração de características de superfície devido a um aumento em defeitos na superfície e uma diminuição na trabalhabilidade de dobra. Consequentemente, no caso de adição de Mg, o teor de Mg é 0,0050% ou menos.
REM: 0,0005% a 0,0080% [0088] REM (metal de terras-raras) é um elemento que se combina com S assim como com Ca e Mg, e tem um efeito de impedir a formação de, por exemplo, MnS que se estende muito em uma direção de laminação. Portanto, a adição de REM pode fornecer controle morfológico em inclusões de sulfeto para que as inclusões de sulfeto possam ter um formato esférico, melhorando adicionalmente a tenacidade de uma porção soldada e similares. Para obter esse efeito, no caso de adição de REM, o teor de REM é ajustado para que seja 0,0005% ou mais. Por outro lado, quando o teor de REM ultrapassa 0,0080%, a limpeza de aço é diminuída. A diminuição na limpeza causa deterioração de características de superfície devido a um aumento em defeitos na superfície e uma diminuição na trabalhabilidade de dobra. Consequentemente, no caso de adição de REM, o teor de REM é 0,0080% ou menos.
[0089] Em outras palavras, a placa de aço resistente à abrasão e a matéria-prima de aço usada para fabricar a placa de aço resistente à abrasão podem ter a seguinte composição química.
[0090] Em % em massa, a composição química contém [0091] C: 0,23% a 0,34%, [0092] Si: 0,05% a 1,00%,
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16/33 [0093] Μη: 0,30% a 2,00%, [0094] Ρ: 0,020% ou menos, [0095] S: 0,020% ou menos, [0096] Al: 0,04% ou menos, [0097] Cr: 0,05% a 2,00%, [0098] N: 0,0050% ou menos, [0099] O: 0,0050% ou menos, [00100] opcionalmente, um ou mais selecionado a partir do grupo que consiste em Cu: 0,01% a 2,00%, Ni: 0,01% a 2,00%, Mo: 0,01% a 1,00%, V: 0,01% a 1,00%, W: 0,01% a 1,00%, e Co: 0,01% a 1,00%, [00101] opcionalmente, um ou mais selecionado a partir do grupo que consiste em Nb: 0,005% a 0,050%, Ti: 0,005% a 0,050%, e B: 0,0001% a 0,0100%, e [00102] opcionalmente, um ou mais selecionado a partir do grupo que consiste em Ca: 0,0005% a 0,0050%, Mg: 0,0005% a 0,0050%, e REM: 0,0005% a 0,0080%, [00103] sendo que o saldo é Fe e inevitáveis impurezas.
[00104] DF: 120 ou mais [00105] Dl* definido pela seguinte Fórmula (1) é um índice que indica a temperabilidade de arrefecimento brusco. À medida que o valor de Dl* é aumentado, a dureza é aumentada na posição de espessura intermediária de uma placa de aço após o arrefecimento brusco. Para garantir a dureza central no aço espesso resistente à abrasão, Dl* precisa ser 120 ou mais. Por outro lado, Dl* pode ter qualquer limite superior, mas quando Dl* for alta demais, a soldabilidade é deteriorada. Portanto, Dl* é preferencialmente 300 ou menos e, mais preferencialmente, 250 ou menos.
Dl* = 33,85 x (0,1 x C)0 5 x (0,7 x Si + 1) x (3,33 x Mn + 1) x (0,35 x Cu + 1) x (0,36 x Ni + 1) x (2,16 x Cr + 1) x (3 x Mo + 1) x (1,75 x V + 1) x (1,5xW + 1) (1)
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17/33 em que cada símbolo de elemento na Fórmula (1) indica um teor, em % em massa, de um elemento correspondente e é tomado como sendo 0 quando o elemento correspondente não estiver contido. DUREZA DE SUPERFÍCIE
HBi: 360 HBW10/3000 a 490 HBW10/3000 [00106] A resistência à abrasão de uma placa de aço pode ser melhorada pelo aumento da dureza em uma camada de superfície da placa de aço. Quando a dureza em uma camada de superfície de uma placa de aço for menor que 360 HBW em dureza de Brinell, a resistência à abrasão suficiente não pode ser obtida. Portanto, a dureza de Brinell em uma profundidade de 1 mm a partir de uma superfície de uma placa de aço resistente à abrasão (HBi) é 360 HBW ou mais. Por outro lado, quando HBi for maior que 490 HBW, a trabalhabilidade é deteriorada. Portanto, HBi é 490 HBW ou menos.
RAZÃO DE DUREZA
HB1/2/HB1: 75% ou mais [00107] Conforme descrito acima, para que uma placa de aço possa exibir excelente resistência à abrasão em um ambiente operacional severo, no qual uma placa de aço é desgastada próxima a sua parte de espessura intermediária, e possa ter uma vida útil prolongada, a placa de aço precisa ter alta dureza não apenas em sua camada de superfície, mas também em sua parte de espessura intermediária. Portanto, nossa placa de aço resistente à abrasão tem uma razão de dureza, HB1/2 a HBi, de 75% ou mais (HB1/2/ HB1 > 0,75), em que HB1/2 é uma dureza de Brinell na posição de espessura intermediária da placa de aço resistente à abrasão. Conforme usado no presente documento, a razão de dureza é HB1/2/ HB1 x 100 (%). A razão de dureza é preferencialmente 80% ou mais. Por outro lado, a razão de dureza pode ter qualquer limite superior, mas HB1/2 é, tipicamente, HB1 ou menos, e, assim, a razão de dureza é 100% ou menos (HB1/2/ HB1 < 1).
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18/33 [00108] Os métodos para alcançar uma razão de dureza de 75% ou mais, em uma placa de aço resistente à abrasão com uma espessura de placa de 50 mm ou mais, incluem um método no qual uma grande quantidade de elementos de liga é adicionada para gerar uma grande quantidade de martensita igualmente em uma parte de espessura intermediária, aumentando, assim, a dureza. No entanto, o método usa uma grande quantidade de elementos de liga caros, aumentando, dessa forma, significativamente os custos. Nossa placa de aço resistente à abrasão pode ter uma razão de dureza de 75% ou mais ao submeter uma placa de aço, que tem a composição química mencionada anteriormente, ao tratamento térmico de têmpera sob as seguintes condições específicas. A placa de aço não contém uma grande quantidade de elementos de liga e é fabricada com baixo custo, mas mesmo assim, conforme descrito acima, tem uma razão de dureza aproximadamente equivalente a uma rendida no caso em que uma grande quantidade de elementos de liga é usada.
[00109] A dureza de Brinell (ΗΒι, HB1/2) é um valor medido sob uma carga de 3000 Kgf pelo uso de uma esfera dura de tungstênio com um diâmetro de 10 mm (HBW10/3000). A dureza de Brinell pode ser medida por um método descrito nos Exemplos.
ESPESSURA DE PLACA
Espessura de placa: 50 mm ou mais [00110] A placa de aço resistente à abrasão pode garantir dureza em uma parte de espessura intermediária com uma pequena quantidade de elementos de liga, diminuindo, assim, 0 custo da placa de aço resistente à abrasão. Quando a espessura de placa for menor que 50 mm, no entanto, técnicas convencionais podem alcançar dureza interna suficiente com uma pequena quantidade de elementos de liga. Portanto, nosso efeito de redução dos custos é particularmente notável quando a espessura de placa for 50 mm ou mais. Assim, a espessura de placa da placa
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19/33 de aço resistente à abrasão é 50 mm ou mais. Por outro lado, a espessura de placa pode ter qualquer limite superior, mas em termos de fabricação, a espessura de placa é preferencialmente 100 mm ou menos. MÉTODO DE FABRICAÇÃO [00111] O que se segue descreve um método para fabricar uma placa de aço resistente à abrasão de acordo com uma das modalidades. A placa de aço resistente à abrasão pode ser fabricada por aquecimento de uma matéria-prima de aço que tem a composição química mencionada anteriormente, laminação a quente da matéria-prima de aço, e, subsequentemente, submissão da matéria-prima de aço ao tratamento térmico que inclui arrefecimento brusco e têmpera sob as seguintes condições.
MATÉRIA-PRIMA DE AÇO [00112] A matéria-prima de aço pode ser fabricada por qualquer método, mas, por exemplo, pode ser fabricada por aço fundido que tem a composição química mencionada anteriormente através um processo convencional de fabricação de aço e ao submeter o aço à fundição. O processo de fabricação de aço pode ser realizado por qualquer método pelo uso de um processo de fabricação de aço conversor, um processo de fabricação de aço elétrico, um processo de aquecimento por indução e similares. A fundição é, preferencialmente, realizada por fundição contínua em termos de produtividade, mas também pode ser realizada por fundição de lingote e desbaste. Como a matéria-prima de aço, por exemplo, uma placa de aço pode ser usada.
AQUECIMENTO [00113] A matéria-prima de aço obtida é aquecida até a temperatura de aquecimento antes da laminação a quente. A matéria-prima de aço obtida por um método tal como fundição pode ser resfriado uma vez antes do aquecimento, ou pode ser diretamente aquecida sem resfriamento.
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20/33 [00114] A temperatura de aquecimento não é limitada, mas quando a temperatura de aquecimento for 900°C ou mais, a resistência à deformação da matéria-prima de aço é abaixada para reduzir uma carga em uma laminadora durante a laminação a quente, facilitando, dessa forma, a laminação a quente. Portanto, a temperatura de aquecimento é, preferencialmente, 900°C ou mais, mais preferencialmente 950°C ou mais, e ainda mais preferencialmente 1100°C ou mais. Por outro lado, quando a temperatura de aquecimento for 1250°C ou menos, a oxidação do aço é impedida para reduzir a perda devido à oxidação, resultando na melhoria adicional da taxa de rendimento. Portanto, a temperatura de aquecimento é preferencialmente 1250°C ou menos, mais preferencialmente 1200°C ou menos, e ainda mais preferencialmente 1150°C ou menos.
LAMINAÇÃO A QUENTE [00115] A matéria-prima de aço aquecida é, em seguida, laminada a quente em uma placa de aço laminada a quente com uma espessura de placa de 50 mm ou mais. A laminação a quente não tem condições particulares e pode ser realizada por um método convencional, mas quando a temperatura de laminação for 850°C ou mais, a resistência à deformação da matéria-prima de aço é abaixada para reduzir uma carga em uma laminadora durante a laminação a quente, facilitando, dessa forma, a laminação a quente. Portanto, a temperatura de laminação é preferencialmente 850°C ou mais e, mais preferencialmente, 900°C ou mais. Por outro lado, quando a temperatura de laminação for 1000°C ou menos, a oxidação do aço é impedida para reduzir a perda devido à oxidação, resultando na melhoria adicional da taxa de rendimento. Portanto, a temperatura de laminação é preferencialmente 1000°C ou menos e, mais preferencialmente, 950°C ou menos.
ARREFECIMENTO BRUSCO [00116] A placa de aço laminada a quente obtida é, em seguida, arrefecida bruscamente de uma temperatura de início do arrefecimento
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21/33 brusco para uma temperatura final de arrefecimento brusco. O arrefecimento brusco pode ser arrefecimento brusco direto (DQ) ou arrefecimento brusco de reaquecimento (RQ). O arrefecimento brusco pode ser realizado por qualquer método de resfriamento, mas o arrefecimento brusco é preferencialmente realizado com água. Conforme usado no presente documento, a temperatura de início do arrefecimento brusco é uma temperatura de uma superfície de uma placa de aço no início do arrefecimento brusco. A temperatura de início do arrefecimento brusco pode ser simplesmente referida como temperatura de arrefecimento brusco. Adicionalmente, a temperatura final de arrefecimento brusco é uma temperatura de uma superfície de uma placa de aço no final do arrefecimento brusco. Por exemplo, quando o arrefecimento brusco for realizado por meio de resfriamento por água, a temperatura no início do resfriamento com água é uma temperatura de início do arrefecimento brusco, e a temperatura no final do resfriamento com água é uma temperatura final de arrefecimento brusco.
ARREFECIMENTO BRUSCO DIRETO [00117] Quando o arrefecimento brusco é arrefecimento brusco direto, após a laminação a quente, a placa de aço laminada a quente é arrefecida bruscamente sem reaquecimento. Em tal instante, a temperatura de início do arrefecimento brusco é o ponto de transformação Ars ou maior. Isso se deve pelo arrefecimento brusco ser iniciado a partir de um estado de austenita para obter uma estrutura de martensita. Quando a temperatura de início do arrefecimento brusco for menor que o ponto de transformação Ars, o endurecimento é insuficiente de modo que a placa de aço não possa ter a dureza melhorada apropriadamente, reduzindo, assim, a resistência à abrasão de uma placa de aço obtida finalmente. Por outro lado, a temperatura de início do arrefecimento brusco pode ter qualquer limite superior no arrefecimento brusco direto, mas a temperatura de início do arrefecimento brusco é preferencialmente
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950°C ou menos. A temperatura final de arrefecimento brusco será discutida mais tarde.
[00118] O ponto de transformação Ar3 é determinado pela seguinte Fórmula (3):
Ar3 (QC) = 910 - 273 x C - 74 x Mn - 57 x Ni - 16 x Cr - 9 x Mo - 5 x Cu (3) em que cada símbolo de elemento na Fórmula (3) indica um teor, em % em massa, de um elemento correspondente e é tomado como sendo 0 quando o elemento correspondente não estiver contido. ARREFECIMENTO BRUSCO DE REAQUECIMENTO [00119] Quando o arrefecimento brusco é arrefecimento brusco de reaquecimento, após conclusão da laminação a quente, a placa de aço laminada a quente é reaquecida e, em seguida, arrefecida bruscamente. Em tal instante, a temperatura de início do arrefecimento brusco é o ponto de transformação Ac3 ou maior. Isso se deve pelo arrefecimento brusco ser iniciado a partir de um estado de austenita para obter uma estrutura de martensita. Quando a temperatura de início do arrefecimento brusco for menor que o ponto de transformação Ac3, o endurecimento é insuficiente de modo que a placa de aço não possa ter a dureza melhorada apropriadamente, reduzindo, assim, a resistência à abrasão de uma placa de aço obtida finalmente. Por outro lado, a temperatura de início do arrefecimento brusco tem qualquer limite superior no arrefecimento brusco de reaquecimento, mas a temperatura de início do arrefecimento brusco é preferencialmente 950°C ou menos. A temperatura final de arrefecimento brusco será discutida mais tarde.
[00120] O ponto de transformação Ac3 é determinado pela seguinte Fórmula (4):
Ac3 (qC) = 912,0 - 230,5 x C + 31,6 x Si - 20,4 x Mn - 39,8 x Cu - 18,1 x Ni - 14,8 x Cr + 16,8 x Mo (4)
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23/33 em que cada símbolo de elemento na Fórmula (4) indica um teor, em % em massa, de um elemento correspondente e é tomado como sendo 0 quando o elemento correspondente não estiver contido. TAXA MÉDIA DE RESFRIAMENTO [00121] O arrefecimento brusco tem não tem taxa de resfriamento particular. A taxa de resfriamento pode ser qualquer valor que permite que uma fase de martensita seja formada. Por exemplo, a taxa de resfriamento média a partir do início do arrefecimento brusco até o final do arrefecimento brusco é preferencialmente 20°C/s ou mais, e mais preferencialmente 30°C/s ou mais. Adicionalmente, a taxa de resfriamento média é preferencialmente 70°C/s ou menos, e mais preferencialmente 60°C/s ou menos. A taxa de resfriamento média é determinada pelo uso de uma temperatura de uma superfície de uma placa de aço.
TEMPERATURA FINAL DE RESFRIAMENTO [00122] O processo de arrefecimento brusco pode ter qualquer temperatura final de resfriamento que gere martensita, mas quando a temperatura final de resfriamento for a temperatura de Mf ou menor, a taxa de uma estrutura de martensita é aumentada para melhorar adicionalmente a dureza da placa de aço. Portanto, a temperatura final de resfriamento é preferencialmente a temperatura de Mf ou menor. Por outro lado, a temperatura final de resfriamento pode ter qualquer limite inferior, mas a temperatura final de resfriamento é preferencialmente 50°C ou mais, devido ao fato de que um tempo de resfriamento desnecessariamente longo diminui a eficiência de fabricação. A temperatura de Mf pode ser determinada a partir da seguinte Fórmula (5)
Mf (QC) = 410,5 - 407,3 x C - 7,3 x Si - 37,8 x Mn - 20,5 x Cu - 19,5 x Ni - 19,8 x Cr - 4,5 x Mo (5) em que cada símbolo de elemento na Fórmula (5) indica um
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24/33 teor, em % em massa, de um elemento correspondente e é tomado como sendo 0 quando o elemento correspondente não estiver contido.
TÊMPERA [00123] Após a conclusão do arrefecimento brusco, a placa de aço laminada a quente arrefecida bruscamente é reaquecida para uma temperatura de têmpera. A placa de aço arrefecida bruscamente é temperada pelo reaquecimento. Em tal instante, a têmpera é realizada sob condições de modo que um valor de P seja 1,20 x 104 a 1,80 x 104 para obter, desse modo, dureza prescrita na camada de superfície e na parte de espessura intermediária, sendo que o valor de P é definido pela seguinte Fórmula (2):
P = (T + 273) x (21,3 - 5,8 x C + log (60 x t)) (2) em que, C indica o teor de C (em % em massa) na placa de aço, T indica a temperatura de têmpera (QC), e t indica o tempo de retenção (min) na têmpera.
[00124] Quando o valor de P for menor que 1,20 x 104, a têmpera é insuficiente de modo que a dureza de uma dentre a camada de superfície e a posição de espessura intermediária, ou de ambas, não possa estar em uma faixa desejada. Por outro lado, quando o valor de P for além de 1,80 x 104, a dureza na camada de superfície é significativamente diminuída e, dessa forma, não alcança um valor prescrito.
[00125] Quando a temperatura de aquecimento T for baixa demais, eficiência de fabricação é diminuída. Portanto, a temperatura de aquecimento T é desejavelmente 200°C ou mais. Quando a temperatura de aquecimento T for alta demais, os custos de tratamento térmico são aumentados. Portanto, a temperatura de aquecimento T é preferencialmente 600°C ou menor.
[00126] Em termos de eficiência de fabricação e custos de tratamento térmico, o tempo de retenção t é preferencialmente 180 minutos
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25/33 ou menos, mais preferencialmente 100 minutos ou menos e, ainda mais preferencialmente, 60 minutos ou menos. Por outro lado, considerando a uniformidade de uma microestrutura, o tempo de retenção t é preferencialmente 5 minutos ou mais.
[00127] A têmpera pode ser realizada por qualquer método, tal como aquecimento com um forno de tratamento térmico, aquecimento por indução de alta frequência e aquecimento por resistência elétrica.
EXEMPLOS [00128] A seguir, uma descrição mais detalhada é dada com base nos Exemplos. Os seguintes Exemplos meramente representam exemplos preferidos, e a descrição não é limitada a esses Exemplos.
[00129] Primeiramente, placas de aço (matéria-prima de aço) que têm a composição química listada na Tabela 1 foram fabricadas por fundição contínua.
[00130] Em seguida, as placas de aço obtidas foram submetidas, sequencialmente, a aquecimento, laminação a quente, arrefecimento brusco (arrefecimento brusco direto ou arrefecimento brusco de reaquecimento) e têmpera para obter placas de aço. A Tabela 2 lista as condições de tratamento de cada processo. A espessura de placa listada na coluna de Laminação a quente é uma espessura de placa de uma placa de aço resistente à abrasão obtida finalmente.
[00131] O arrefecimento brusco foi arrefecimento brusco direto ou arrefecimento brusco de reaquecimento. No arrefecimento brusco direto, a placa de aço laminada a quente foi submetida diretamente a arrefecimento brusco por resfriamento com água. No arrefecimento brusco de reaquecimento, a placa de aço laminada a quente foi resfriada com ar, em seguida, aquecida até uma temperatura de reaquecimento prescrita e, subsequentemente, arrefecida bruscamente por resfriamento com água. O resfriamento com água no arrefecimento brusco foi realizado pela passagem da placa de aço laminada a quente enquanto é borrifada
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26/33 uma alta taxa de fluxo de água nas superfícies de frente e de verso da placa de aço. A taxa de resfriamento em arrefecimento brusco foi uma taxa de resfriamento média de 650°C a 300°C, que foi determinada por cálculo de transferência de calor. O resfriamento foi realizado para 300°C ou menos.
[00132] Em cada uma das placas de aço obtidas, a dureza de Brinell e a microestrutura na posição de profundidade de 1 mm a partir da superfície da placa de aço e na posição de espessura intermediária (posição 1/2 t) da placa de aço foram avaliadas pelo seguinte método. Os resultados de avaliação são listados na Tabela 2.
DUREZA (DUREZA DE BRINELL) [00133] Como um índice de resistência à abrasão, a dureza foi medida na camada de superfície e na parte de espessura intermediária de cada placa de aço. Pedaços de teste usados para a medição foram tomados de cada placa de aço obtida, como descrito acima, de modo que a posição de profundidade de 1 mm a partir da superfície de cada placa de aço e a posição de espessura intermediária da mesma possam ser superfícies de teste. As superfícies de teste dos pedaços de teste foram polidas como espelhos, e, em seguida, medidas quanto à dureza de Brinell, de acordo com JIS Z2243 (2008). A medição usou uma esfera dura de tungstênio com um diâmetro de 10 mm sob uma carga de 3.000 Kgf.
MICROESTRUTURA [00134] Os pedaços de teste para observação da microestrutura foram tomados a partir de cada placa de aço obtida, e foram polidos e gravados (solução de gravura nital). A microestrutura foi imageada na posição de 1 mm a partir da superfície e da posição de espessura intermediária usando-se um microscópio óptico (de ampliação 400 x). As imagens obtidas foram submetidas a interpretação de imagens para identificar cada fase. Pelo menos cinco campos foram imageados. Para
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27/33 a microestrutura da camada de superfície, uma fase que contabiliza 95% ou mais da fração de área é listada como uma fase principal na Tabela 2.
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TABELA 1
Amostra de Aço ID Composição química (% em massa) * Dl* Ar3 (°C) Ac3 (°C) Mf (°C) Classificação
C Si Mn P S Al Cr N O Cu Ni Mo V w Co Nb Ti B Ca Mg REM
A 0,28 0,25 1,55 0,011 0,0033 0,026 0,98 0,0027 0,0029 - - - - - - - - - - - - 128 703 809 217 Aço em conformação
B 0,29 0,38 0,88 0,007 0,0024 0,021 1,03 0,0019 0,0019 0,55 1,55 - - - - - - - - - - 172 658 774 194 Aço em conformação
C 0,27 0,55 1,92 0,007 0,0019 0,029 0,30 0,0030 0,0024 - - 0,38 - - - - 0,015 0,0012 - - - 201 686 830 216 Aço em conformação
D 0,30 0,96 0,73 0,012 0,0033 0,015 0,78 0,0023 0,0019 - - 0,48 - - - - - - 0,0031 - - 220 757 855 236 Aço em conformação
E 0,33 0,19 0,33 0,015 0,0021 0,027 1,44 0,0021 0,0020 - 1,24 0,50 - - - - - - - - - 217 697 800 207 Aço em conformação
F 0,26 0,56 1,67 0,012 0,0012 0,026 1,34 0,0025 0,0022 - - - 0,03 0,03 - - - - - - - 214 694 816 211 Aço em conformação
G 0,28 0,63 1,38 0,005 0,0023 0,021 1,31 0,0020 0,0038 - 1,00 - - - 1,00 - - - - - - 238 653 802 194 Aço em conformação
H 0,24 0,23 1,23 0,006 0,0007 0,028 1,97 0,0029 0,0022 - - - 0,03 0,03 - 0,012 0,015 0,0011 - - - 179 722 810 226 Aço em conformação
1 0,27 0,72 0,45 0,005 0,0030 0,031 1,39 0,0029 0,0020 0,31 0,34 0,39 - - - - - - - 0,0028 - 226 756 831 236 Aço em conformação
J 0,28 0,17 1,28 0,015 0,0013 0,034 0,72 0,0019 0,0034 - - 0,48 - - - 0,013 0,013 0,0012 - - 0,0032 208 723 824 230 Aço em conformação
K 0,36 0,42 1,46 0,012 0,0006 0,016 0,33 0,0023 0,0029 - 1,55 - - - - - 0,014 0,0013 - - - 130 610 780 169 Aço comparativo
L 0,20 0,78 1,98 0,007 0,0040 0,024 1,55 0,0021 0,0028 - - - - - - 0,011 0,012 0,0011 - - - 244 684 827 218 Aço comparativo
M 0,28 0,38 1,27 0,012 0,0023 0,019 0,48 0,0021 0,0019 - 0,23 0,13 - - - - 0,011 0,0012 - - - 115 718 824 231 Aço comparativo
N 0,23 0,25 1,02 0,006 0,0007 0,028 0,98 0,0029 0,0022 - 0,98 0,21 - - - - - - - - - 182 698 817 237 Aço em conformação
0 0,34 0,24 0,98 0,007 0,0008 0,027 1,03 0,0027 0,0019 - 1,02 0,22 - - - - - - - - - 227 668 791 192 Aço em conformação
28/33 *0 saldo é Fe e inevitáveis impurezas
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TABELA 2
N° Amostra de Aço ID Condições de fabricação
Espessura de Placa de aço (mm) Aquecimento Laminação a quente Arrefecimento brusco direto
Temperatura de Aquecimento °C) Temperatura de Acabamento de laminação (°C) Espessura de Placa mm) Método de Resfriamento Temperatura de início de arrefecimento brusco (°C) Temperatura final de arrefecimento brusco (°C) Taxa de Resfriamento (°C/s)
1 A 250 1120 880 50 Resfriamento com ar - - -
2 A 250 1120 880 50 Resfriamento com ar - - -
3 A 250 1120 880 50 Resfriamento com ar - - -
4 A 250 1120 880 50 Resfriamento com ar - - -
5 A 250 1120 890 50 Resfriamento com ar - - -
6 B 250 1120 880 75 Resfriamento com água 850 150 35
7 B 250 1120 890 75 Resfriamento com água 850 190 40
8 B 250 1120 880 75 Resfriamento com água 850 50 30
9 B 250 1120 880 75 Resfriamento com água 850 170 35
10 B 250 1120 880 75 Resfriamento com água 860 100 30
29/33
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TABELA 2 (Continuação)
N° Amostra de Aço ID Condições de fabricação Resultados de avaliação Classificação
Arrefecimento brusco de reaquecimento Têmpera Profundidade de 1 mm Espessura média Relação de dureza (%) Classificação
Temperatura de reaquecimento (°C) Tempo de retenção (min) Método de resfriamento Temperatura final de arrefecimento brusco (°C) Taxa de resfriamento (°C/s) Temperatura de aquecimento (°C) Tempo de retenção (min) P/104 HBi (HBW 10/3000) Microestrutura* (fase principal) HBl/2 (HBW 10/3000) Microestrutura*
1 A 900 10 Resfriamento com água 150 40 450 10 1,62 399 TM 336 TB+TM 84 Exemplo
2 A 880 5 Resfriamento com água 200 50 500 20 176 368 TM 304 TB+TM 83 Exemplo
3 A 910 10 Resfriamento com água 50 40 300 1 1,23 489 TM 414 TB+TM 85 Exemplo
4 A 880 10 Resfriamento com água 160 45 550 5 1,82 353 TM 289 TB+TM 82 Ex. Comp.
5 A 900 5 Resfriamento com água 130 45 250 10 1,17 502 TM 414 TB+TM 82 Ex. Comp.
6 B - - - - - 400 10 1,51 429 TM 354 TB+TM 83 Exemplo
7 B - - - - - 500 20 175 373 TM 296 TB+TM 79 Exemplo
8 B - - - - - 300 1 1,23 494 TM 394 TB+TM 80 Exemplo
9 B - - - - - 550 10 1,84 352 TM 274 TB+TM 78 Ex. Comp.
10 B - - - - - 250 10 1,17 507 TM 394 TB+TM 78 Ex. Comp.
30/33 *M: martensita, TM: martensita temperada, B: bainita, TB: bainita temperada
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TABELA 2 (Continuação)
N° Amostra de Aço ID Condições de fabricação
Espessura de Placa de aço (mm) Aquecimento Laminação a quente Arrefecimento brusco direto
Temperatura de Aquecimento °C) Acabamento de laminação temperatura (°C) Espessura de Placa mm) Método de Resfriamento Temperatura de início de arrefecimento brusco (°C) Temperatura final de arrefecimento brusco (°C) Taxa de Resfriamento (°C/s)
11 C 300 1150 890 100 Resfriamento com ar - - -
12 D 300 1120 890 100 Resfriamento com ar - - -
13 E 300 1120 880 100 Resfriamento com ar - - -
14 F 300 1120 890 100 Resfriamento com ar - - -
15 G 300 1120 890 100 Resfriamento com ar - - -
16 H 300 1180 880 100 Resfriamento com ar - - -
17 I 300 1120 890 100 Resfriamento com ar - - -
18 J 300 1180 890 100 Resfriamento com ar - - -
19 K 250 1150 890 50 Resfriamento com ar - - -
20 L 250 1180 890 50 Resfriamento com ar - - -
21 M 250 1150 880 100 Resfriamento com ar - - -
22 N 250 1120 880 50 Resfriamento com ar - - -
23 0 250 1120 880 50 Resfriamento com ar - - -
31/33
Petição 870190082861, de 26/08/2019, pág. 47/54
TABELA 2 (Continuação)
N° Amostra de Aço ID Condições de fabricação Resultados de avaliação Classificação
Arrefecimento brusco de reaquecimento Têmpera Profundidade de 1 mm Espessura média Relação de dureza (%) Classificação
Temperatura de reaquecimento (°C) Tempo de retenção (min.) Método de resfriamento Temperatura final de arrefecimento brusco (°C) Taxa de resfriamento (°C/s) Temperatura de aquecimento (°C) Tempo de retenção (min.) P/104 HBi (HBW 10/3000) Microestrutura* (fase principal) HBl/2 (HBW 10/3000) Micro estrutura*
11 C 880 10 Resfriamento com água 50 25 400 5 1,49 424 TM 336 TB+TM 79 Exemplo
12 D 910 10 Resfriamento com água 70 25 350 10 1,39 460 TM 374 TB+TM 81 Exemplo
13 E 850 10 Resfriamento com água 160 30 500 5 1,69 403 TM 308 TB+TM 77 Exemplo
14 F 880 10 Resfriamento com água 110 30 400 30 1,55 408 TM 325 TB+TM 80 Exemplo
15 G 910 10 Resfriamento com água 190 30 450 10 1,62 399 TM 322 TB+TM 81 Exemplo
16 H 900 10 Resfriamento com água 180 30 500 5 1,73 359 TM 265 TB+TM 74 Exemplo
17 I 910 10 Resfriamento com água 80 25 450 5 1,61 399 TM 319 TB+TM 80 Exemplo
18 J 900 5 Resfriamento com água 130 30 400 20 1,53 420 TM 332 TB+TM 79 Exemplo
19 K 900 5 Resfriamento com água 180 50 300 10 1,26 514 TM 440 TB+TM 86 Ex. Comp.
20 L 860 5 Resfriamento com água 120 40 500 5 1,75 339 TM 335 TB+TM 99 Ex. Comp.
21 M 900 5 Resfriamento com água 110 40 500 5 1,71 378 TM 253 TB+TM 67 Ex. Comp.
22 N 910 10 Resfriamento com água 50 50 250 20 1,21 475 TM 436 TB+TM 92 Exemplo
23 0 910 10 Resfriamento com água 50 50 250 20 1,17 526 TM 495 TB+TM 94 Ex. Comp.
32/33 *M: martensita, TM: martensita temperada, B: bainita, TB: bainita temperada
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33/33 [00135] Como pode ser visto a partir das Tabelas 1 e 2, os Exemplos são placas de aço resistentes à abrasão com uma espessura de placa de 50 mm ou mais, que têm, cada uma, uma dureza de Brinell de 360 HBW10/3000 a 490 HBW10/3000 na profundidade de 1 mm a partir de uma superfície das mesmas, e têm, na parte de espessura intermediária das mesmas, uma dureza de Brinell de 75% ou mais da dureza de Brinell na profundidade de 1 mm a partir de uma superfície. Por outro lado, Exemplos comparativos que não satisfazem as condições de têmpera são diferentes dos Exemplos na dureza da camada de superfície ou do interior. Adicionalmente, Exemplos Comparativos que não satisfazem as condições do teor de C não têm dureza da camada de superfície que satisfaça as condições. Além do mais, a amostra de placa de aço n° 22 não tem Dl* dentro do escopo da descrição, e tem uma razão de dureza de 75% ou menos.

Claims (8)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Placa de aço resistente à abrasão caracterizada pelo fato de que tem uma composição química que contém, em % em massa,
    C: 0,23 % a 0,34 %,
    Si: 0,05% a 1,00%,
    Mn: 0,30% a 2,00%,
    P: 0,020% ou menos,
    S: 0,020% ou menos,
    Al: 0,04% ou menos,
    Cr: 0,05% a 2,00%,
    N: 0,0050% ou menos, e
    O: 0,0050% ou menos, sendo que o saldo é Fe e inevitáveis impurezas, sendo que a composição química tem um valor de Dl* de 120 ou mais, em que o Dl* é definido pela seguinte Fórmula (1):
    Dl* = 33,85 x (0,1 x C)0 5 x (0,7 x Si + 1) x (3,33 x Mn + 1) x (0,35 x Cu + 1) x (0,36 x Ni + 1) x (2,16 x Cr + 1) x (3 x Mo + 1) x (1,75 xV + 1)x(1,5xW + 1) (1) em que cada símbolo de elemento na Fórmula (1) indica um teor, em % em massa, de um elemento correspondente e é tomado como sendo 0 quando o elemento correspondente não estiver contido, em que a placa de aço resistente à abrasão tem HBi de 360 HBW10/3000 a 490 HBW10/3000, sendo que a HBi é uma dureza de Brinell a uma profundidade de 1 mm a partir de uma superfície da placa de aço resistente à abrasão, em que a placa de aço resistente à abrasão tem uma razão de dureza de 75% ou mais, sendo que a razão de dureza é definida como uma razão de HB1/2 para a HB1, e sendo que a HB1/2 é uma dureza de Brinell em uma posição de espessura intermediária da placa de aço resistente à abrasão, e
    Petição 870190082861, de 26/08/2019, pág. 50/54
  2. 2/4 em que a placa de aço resistente à abrasão tem uma espessura de placa de 50 mm ou mais.
    2. Placa de aço resistente à abrasão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição química contém ainda, em % em massa, um ou mais selecionado a partir do grupo que consiste em
    Cu: 0,01 % a 2,00%,
    Ni: 0,01 % a 2,00%,
    Mo: 0,01 % a 1,00%,
    V: 0,01 % a 1,00%,
    W:0,01 % a 1,00%, e
    Co: 0,01 % a 1,00%.
  3. 3. Placa de aço resistente à abrasão, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a composição química contém ainda, em % em massa, um ou mais selecionado a partir do grupo que consiste em
    Nb: 0,005% a 0,050%,
    Ti: 0,005% a 0,050%, e
    B: 0,0001% a 0,0100%.
  4. 4. Placa de aço resistente à abrasão, de acordo com as qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a composição química contém ainda, em % em massa, um ou mais selecionado a partir do grupo que consiste em
    Ca: 0,0005% a 0,0050%,
    Mg: 0,0005% a 0,0050%, e
    REM: 0,0005% a 0,0080%.
  5. 5. Método para fabricar uma placa de aço resistente à abrasão caracterizado pelo fato de que compreende:
    aquecer uma matéria-prima de aço até uma temperatura de aquecimento, sendo que a matéria-prima de aço tem uma composição
    Petição 870190082861, de 26/08/2019, pág. 51/54
    3/4 química que contém, em % em massa,
    C: 0,23 % a 0,34 %,
    Si: 0,05% a 1,00%,
    Mn: 0,30% a 2,00%,
    P: 0,020% ou menos,
    S: 0,020% ou menos,
    Al: 0,04% ou menos,
    Cr: 0,05% a 2,00%,
    N: 0,0050% ou menos, e
    O: 0,0050% ou menos, sendo que o saldo é Fe e inevitáveis impurezas;
    laminar a quente a matéria-prima de aço aquecida em uma placa de aço laminada a quente com uma espessura de placa de 50 mm ou mais;
    submeter a placa de aço laminada a quente a arrefecimento brusco, sendo que o arrefecimento brusco ou é arrefecimento brusco direto ou arrefecimento brusco de reaquecimento, sendo que o arrefecimento brusco direto tem uma temperatura de início do arrefecimento brusco de um ponto de transformação de Ars ou mais alta, e o arrefecimento brusco de reaquecimento tem uma temperatura de início do arrefecimento brusco de um ponto de transformação de Acs ou mais alta; e submeter a placa de aço laminada a quente, após o arrefecimento brusco, à têmpera sob uma condição de modo que um valor de P seja 1,20 x 104 a 1,80 x 104, sendo que o valor de P é definido pela seguinte Fórmula (2):
    P = (T + 273) x (21,3 - 5,8 x C + log (60 x t)) (2), em que, na Fórmula (2), C indica um teor de C contido na placa de aço e expressado em % em massa, T indica uma temperatura
    Petição 870190082861, de 26/08/2019, pág. 52/54
    4/4 de têmpera expressada em °C, e t indica um tempo de retenção na têmpera expressado em minutos.
  6. 6. Método para fabricar uma placa de aço resistente à abrasão, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a composição química contém ainda, em % em massa, um ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em
    Cu: 0,01% a 2,00%,
    Ni: 0,01% a 2,00%,
    Mo: 0,01% a 1,00%,
    V: 0,01% a 1,00%,
    W: 0,01% a 1,00%, e
    Co: 0,01% a 1,00%.
  7. 7. Método para fabricar uma placa de aço resistente à abrasão, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que a composição química contém ainda, em % em massa, um ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em
    Nb: 0,005% a 0,050%,
    Ti: 0,005% a 0,050%, e
    B: 0,0001% a 0,0100%.
  8. 8. Método para fabricar uma placa de aço resistente à abrasão, de acordo com as qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizado pelo fato de que a composição química contém ainda, em % em massa, um ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em
    Ca: 0,0005% a 0,0050%,
    Mg: 0,0005% a 0,0050%, e
    REM: 0,0005% a 0,0080%.
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