BR112019019587A2 - corpo estampado a quente - Google Patents

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Sengoku Akihiro
Takebayashi Hiroshi
Matsumura Kenichiro
Akioka Koji
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Nippon Steel Corp
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Abstract

a presente invenção refere-se a um corpo estampado a quente que inclui um metal comum 10, e uma camada folheada 20 formada sobre uma superfície do metal comum 10, em que a camada folheada 20 inclui uma camada de interface 21, uma camada intermediária 22 e uma camada de óxido 23 em ordem a partir de um lado de metal comum 10, a camada de interface 21 contém uma liga de fe-al que tem uma microestrutura que contém um ou mais tipos selecionados a partir de ¿fe, fe3al e feal, sendo que uma fração de área total da liga de fe-al é 99% ou mais, a camada intermediária 22 contém uma fase de fe-al-zn que contém um ou mais tipos selecionados a partir de fe(al, zn)2, fe2(al, zn)5 e fe(al, zn)3, sendo que uma fração de área total da fase de fe-al-zn é 50% ou mais, uma composição média da camada intermediária contém, em %, em massa, al: 30 a 50% e zn: 15 a 30%, e uma espessura média de filme da camada de óxido é 3,0 miu ou menos, e o teor de mg na camada de óxido 23 é 0,05 a 0,50 g/m2.

Description

Relatório Descritivo de Patente de invenção para CORPO ESTAMPADO A QUENTE.
CAMPO DA TÉCNICA [001] A presente invenção refere-se a um corpo estampado a quente.
ANTECEDENTES DA TÉCNICA [002] Os membros estruturais (corpos formados) usados para automóveis ou similares podem ser produzidos realizando a estampagem a quente (prensagem a quente) para aumentar tanto a resistência como a precisão dimensional. Na produção de um corpo formado pela realização de estampagem a quente, uma chapa de aço é aquecida até o ponto de Acs ou superior e é rapidamente resfriada enquanto é submetida à prensagem por ferramentas de prensagem. Ou seja, nesse processo de produção, a prensagem e o arrefecimento brusco são realizados simultaneamente. Ao realizar a estampagem a quente, é possível produzir um corpo formado com alta precisão dimensional e alta resistência.
[003] No entanto, um corpo formado produzido pela realização de estampagem a quente foi submetido a uma alta temperatura e, então, carepas são formada sobre a superfície. Consequentemente, é proposta uma técnica em que uma chapa de aço folheada é usada como uma chapa de aço de estampagem a quente de modo que a formação de carepa seja suprimida e, além disso, a resistência à corrosão seja aprimorada (consultar os Documentos de Patentes 1 a 3).
[004] Por exemplo, o Documento de Patente 1 divulga uma chapa de aço para prensagem a quente que tem uma camada folheada com Zn. O Documento de Patente 2 divulga uma chapa de aço folheada com alumínio para componente de automóvel de alta resistência que tem uma camada folheada com Al. Ademais, o Documento de Patente 3 divulga um material de aço folheado à base de Zn para pren
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2/38 sagem a quente em que vários elementos, como Mn, são adicionados na camada folheada de uma chapa de aço folheada com Zn.
LISTA DE DOCUMENTOS DA TÉCNICA ANTERIOR
DOCUMENTO DE PATENTE [005] Documento de Patente 1: JP2003-73774A [006] Documento de Patente 2: JP2003-49256A [007] Documento de Patente 3: JP2005-113233A
SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA TÉCNICO [008] Na técnica divulgada no Documento de Patente 1, Zn permanece em uma camada externa de um material de aço após a estampagem a quente ser realizada e, então, uma alta ação anticorrosiva sacrificial pode ser esperada. Entretanto, uma chapa de aço é trabalhada em um estado em que Zn é dissolvido e, então, há uma possibilidade que Zn fundido entre na chapa de aço de tal modo que ocorrem trincas no material de aço. Essa trinca é chamada de Fragilização por Metal Líquido (mais adiante neste documento também chamada de LME). As propriedades de fadiga da chapa de aço se deterioram devido à LME.
[009] Atualmente, para evitar a ocorrência de LME, é necessário controlar adequadamente as condições de aquecimento para realizar o trabalho em uma chapa de aço. Mais especificamente, um método ou similar é adotado em que o aquecimento é realizado até que todo o Zn fundido seja difundido em uma chapa de aço para formar uma solução sólida de Fe-Zn. Entretanto, esses métodos exigem um longo tempo de aquecimento e, como resultado, há um problema que a produtividade diminui.
[0010] Na técnica divulgada no Documento de Patente 2, Al que tem um ponto de fusão mais alto que Zn é usado para uma camada folheada e, então, diferente do Documento de Patente 1, é menos pro
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3/38 vável que o metal fundido entre em uma chapa de aço. Consequentemente, prevê-se que uma excelente propriedade de fadiga possa ser obtida e, eventualmente, o corpo formado submetido à estampagem a quente é excelente em propriedade de fadiga. Entretanto, um material de aço em que uma camada folheada com Al é formada tem um problema que é difícil de formar um filme de fosfato no momento de realizar o tratamento com fosfato, que é realizado antes de o revestimento ser aplicado a componentes de automóveis. Em outras palavras, alguns materiais de aço podem não obter fosfatabilidade suficiente, degradando assim a resistência à corrosão após o revestimento.
[0011] Ademais, na técnica divulgada no Documento de Patente 3, a soldabilidade a ponto é aprimorada modificando uma camada mais externa (filme de óxido) após a estampagem a quente ser realizada. Entretanto, dependendo de um elemento que será adicionado, a LME ainda ocorre de modo que haja uma possibilidade de que um material de aço de estampagem a quente não possa obter uma propriedade de fadiga suficiente. Ademais, dependendo de um elemento que será adicionado, também há uma possibilidade de que a fosfatabilidade do material de aço também seja degradada além da propriedade de fadiga.
[0012] Um objetivo da presente invenção, que foi realizada para superar os problemas acima mencionados, é fornecer um corpo estampado a quente excelente em propriedade de fadiga, soldabilidade a ponto e resistência à corrosão após o revestimento.
SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA [0013] A presente invenção foi realizada para superar os problemas mencionados acima, e a essência da presente invenção é o seguinte corpo estampado a quente.
[0014] (1) Um corpo estampado a quente que inclui: um metal de base e uma camada folheada formada sobre uma superfície do metal
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4/38 de base, em que a camada folheada inclui uma camada de interface, uma camada intermediária, e uma camada de óxido em ordem de um lado de metal comum, a camada de interface contém uma liga de Fe-AI que tem uma microestrutura que contém um ou mais tipos selecionados a partir de aFe, FesAI e FeAI, sendo que uma fração de área total da liga de Fe-AI é 90% ou mais, [0015] A camada intermediária contém uma fase de Fe-AI-Zn que contém um ou mais tipos selecionados a partir de Fe(AI, Zn)2, Fe2(AI, Zn)5 e Fe(AI, Zn)s, sendo que uma fração de área total da fase de FeAI-Zn é 50% ou mais, uma composição média da camada intermediária contém, em %, em massa,
Al: 30 a 50% e
Zn: 15 a 30%, e uma espessura média de filme da camada de óxido é 3,0 μίτι ou menos, e o teor de Mg na camada de óxido é 0,05 a 1,00 g/m2. [0016] (2) O corpo estampado a quente descrito em (1) mencionado acima, em que uma espessura média de filme da camada de interface é 1,0 μίτι ou mais.
[0017] (3) O corpo estampado a quente descrito em (1) ou (2) mencionado acima, em que um teor total de Al e Zn na camada folheada é 20 a 100 g/m2.
[0018] (4) O corpo estampado a quente descrito em qualquer um dentre (1) a (3) mencionados acima, em que uma fração de área total da fase de Fe-AI-Zn na camada intermediária é 90% ou mais.
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5/38 [0019] (5) O corpo estampado a quente descrito em qualquer um dentre (1) a (3) mencionados acima, em que a camada folheada contém adicionalmente, em %, em massa, 0,1 a 15% de Si, e [0020] A camada intermediária contém adicionalmente uma fase de Fe-AI-Si que contém um tipo ou dois tipos selecionados a partir de Fes (Al, Si) e Fe(AI, Si), sendo que uma fração de área total da fase de Fe-AI-Zn e da fase de Fe-AI-Si é 90% ou mais,
EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO [0021] De acordo com a presente invenção, é possível obter um corpo estampado a quente excelente em propriedade de fadiga, soldabilidade a ponto e resistência à corrosão após o revestimento.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0022] [Figura 1] A Figura 1 é uma vista que descreve uma estrutura de um corpo estampado a quente de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[0023] [Figura 2] A Figura 2 é um exemplo de uma imagem de um corte transversal do corpo estampado a quente de acordo com uma modalidade da presente invenção obtida realizando a observação de SEM.
DESCRIÇÃO DE MODALIDADES [0024] Os inventores da presente invenção conduziram estudos sobre um método para obter a resistência à LME no momento da realização da conformação por estampagem a quente e soldabilidade a ponto e resistência à corrosão após o revestimento de um corpo estampado a quente.
[0025] Em primeiro lugar, os inventores da presente invenção conduziram estudos sobre um método para aumentar a resistência à corrosão após o revestimento de um corpo conformado. Como resultado, os inventores da presente invenção constataram que a resistência à
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6/38 corrosão pode ser aumentada fazendo com que uma camada folheada do corpo conformado contenha Mg. Entretanto, constatou-se que, no caso de produzir um corpo conformado cuja camada folheada contém Mg, a LME ocorre facilmente no momento de realizar a conformação por estampagem a quente, deteriorando assim a propriedade de fadiga. Ademais, quando o teor de Mg na camada folheada for excessivamente alto, a soldabilidade a ponto também é reduzida.
[0026] Consequentemente, os inventores da presente invenção conduziram estudos abrangentes sobre um método para aumentar a resistência à corrosão sem deteriorar a propriedade de fadiga e a soldabilidade a ponto. Como resultado, os seguintes resultados são obtidos. Todas as propriedades mencionadas acima podem ser garantidas com um saldo satisfatório fazendo com que uma camada folheada adote uma estrutura incluindo uma camada no lado do metal comum que contém uma liga de Fe-AI como componente principal, uma camada de óxido no lado da camada externa e uma camada posicionada entre essas camadas e fazendo com que uma quantidade adequada de Mg seja concentrada na camada de óxido formada na camada externa.
[0027] A presente invenção é realizada com base nas constatações mencionadas acima. Mais adiante neste documento, os respectivos requisitos da presente invenção serão descritas em detalhes. Configuração geral [0028] A Figura 1 é uma vista que descreve a estrutura de um corpo estampado a quente de acordo com uma modalidade da presente invenção. Ademais, a Figura 2 mostra um exemplo de uma imagem do corte transversal do corpo estampado a quente de acordo com uma modalidade da presente invenção obtida realizando a observação de SEM. Conforme mostrado nas Figuras 1 e 2, o corpo estampado a quente 1 de acordo com uma modalidade da presente invenção inclui
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7/38 um metal comum 10 e uma camada folheada 20 formada sobre a superfície do metal comum 10.
(B) Metal comum [0029] O aprimoramento de propriedade de fadiga, soldabilidade a ponto e resistência à corrosão após o revestimento, que é a tarefa para o corpo estampado a quente de acordo com essa modalidade, pode ser obtido pela configuração da camada folheada. Consequentemente, o metal comum do corpo estampado a quente de acordo com essa modalidade não é particularmente limitado. Entretanto, quando os componentes do metal comum se ajustarem dentro das faixas descritas posteriormente, é possível obter o corpo conformado com propriedades mecânicas favoráveis além da propriedade de fadiga, soldabilidade a ponto e resistência à corrosão após o revestimento.
[0030] Os motivos para limitar os respectivos elementos são os seguintes. Na descrição feita a seguir, o símbolo % para teor referese a% em massa.
C: 0,05 a 0,4% [0031] C (carbono) é um elemento que aumenta a resistência de um corpo estampado a quente. Quando um teor de C for excessivamente baixo, o efeito mencionado acima não pode ser obtido. Por outro lado, quando um teor de C for excessivamente alto, a tenacidade de um material de aço diminui. Consequentemente, o teor de C é ajustado para 0,05 a 0,4%. O teor de C é, de preferência, 0,10% ou mais e é, com mais preferência, 0,13% ou mais. Ademais, o teor de C é, de preferência, 0,35% ou menos.
Si: 0,5% ou menos [0032] Si (silício) é um elemento que está inevitavelmente contido, e tem uma ação de desoxidação de aço. Entretanto, quando um teor de Si for excessivamente alto, Si no aço é difundido durante o aquecimento de uma estampa a quente e, então, óxido é formado sobre a
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8/38 superfície de uma chapa de aço, degradando assim a fosfatabilidade. Si também é um elemento que aumenta o ponto de Acs de uma chapa de aço. Quando o ponto de Acs for elevado, há uma possibilidade de que uma temperatura de aquecimento no momento de realizar a estampagem a quente exceda a temperatura de evaporação de folheamento com Zn. Consequentemente, o teor de Si é ajustado para 0,5% ou menos. O teor de Si é, de preferência, 0,3% ou menos e é, com mais preferência, 0,2% ou menos. Não há limitação sobre o valor limite inferior do teor de Si em termos das propriedades mencionadas acima de um produto. Entretanto, conforme descrito acima, Si é usado para desoxidação e, então, há um valor limite inferior substancial. Embora o valor limite inferior do teor de Si varie de acordo com o nível de desoxidação necessário, o valor limite inferior do teor de Si é geralmente 0,05%.
Mn: 0,5 a 2,5% [0033] Mn (Manganês) é um elemento que aumenta a temperabilidade aumentando assim a resistência de um material de aço em que a estampagem a quente é realizada. Quando um teor de Mn for excessivamente baixo, esse efeito não pode ser obtido. Por outro lado, quando um teor de Mn for excessivamente alto, esse efeito é saturado. Consequentemente, o teor de Mn é ajustado para um valor dentro de uma faixa de 0,5 a 2,5%. O teor de Mn é, de preferência, 0,6% ou mais e é, com mais preferência, 0,7% ou mais. Ademais, o teor de Mn é, de preferência, 2,4% ou menos e é, com mais preferência, 2,3% ou menos.
P: 0,03% ou menos [0034] P (fósforo) é uma impureza contida no aço. P se segrega nos contornos de grãos de cristal, diminuindo assim a tenacidade do aço, então, levando à degradação da resistência à fratura atrasada. Consequentemente, um teor de P é ajustado para 0,03% ou menos. É
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9/38 preferível reduzir o teor de P o máximo possível.
S: 0,01% ou menos [0035] S (enxofre) é uma impureza contida no aço. S forma sulfetos, diminuindo assim a tenacidade do aço, então, levando à degradação da resistência à fratura atrasada. Consequentemente, um teor de S é ajustado para 0,01% ou menos. É preferível reduzir o teor de S o máximo possível.
Al: 0,1% ou menos [0036] Al (Alumínio) é um elemento que é geralmente usado para desoxidação de aço, e está inevitavelmente contido. No entanto, quando um teor de Al for excessivamente alto, embora a desoxidação seja suficientemente realizada, há a possibilidade de que o ponto de Acs de uma chapa de aço seja elevado, de modo que uma temperatura de aquecimento no momento de realizar a estampagem a quente exceda a temperatura de evaporação de folheamento com Zn. Consequentemente, o teor de Al é ajustado para 0,1% ou menos. O teor de Al é, de preferência, 0,05% ou menos. Para se obter os efeitos vantajosos mencionados acima, o teor de Al é, de preferência, 0,01% ou mais. Neste relatório descritivo, o teor de Al significa teor de Al sol. (A solúvel em ácido).
N: 0,01% ou menos [0037] N (nitrogênio) é uma impureza que está inevitavelmente contida no aço. N forma nitretos, diminuindo assim a tenacidade do aço. Ademais, no caso em que B esteja contido no aço, N é ligado a B, reduzindo assim a quantidade de B dissolvido e, eventualmente, diminuindo a temperabilidade. Consequentemente, um teor de N é ajustado para 0,01% ou menos. É preferível reduzir o teor de N o máximo possível.
B: 0 a 0,005% [0038] B (boro) tem um efeito de aumentar a temperabilidade do
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10/38 aço, aumentando assim a resistência de um material de aço em que a estampagem a quente é realizada. Consequentemente, B pode estar contido quando necessário. Entretanto, quando um teor de B for excessivamente alto, esse efeito é saturado. Consequentemente, o teor de B é ajustado para 0,005% ou menos. Para se obter os efeitos vantajosos mencionados acima, o teor de B é, de preferência, 0,0001% ou mais.
Ti: 0 a 0,1% [0039] Ti (titânio) é ligado a N, formando assim nitretos. Quando Ti e N forem ligados entre si dessa maneira, a ligação entre B e N é suprimida e, então, é possível suprimir a degradação da temperabilidade causada pela formação de BN. Consequentemente, Ti pode estar contido quando necessário. Entretanto, quando um teor de Ti for excessivamente alto, o efeito mencionado acima é saturado e, além disso, uma quantidade excessivamente grande de nitreto de Ti se precipita, diminuindo assim a tenacidade do aço. Consequentemente, o teor de Ti é ajustado para 0,1% ou menos. Ti produz um tamanho de grão fino de austenita no momento do aquecimento por uma estampa a quente por um efeito de ancoragem de Ti, aumentando assim a tenacidade e similares do material de aço. Para se obter os efeitos vantajosos mencionados acima, o teor de Ti é, de preferência, 0,01% ou mais.
Cr: 0 a 0,5% [0040] Cr (cromo) tem um efeito de aumentar a temperabilidade do aço. Consequentemente, Cr pode estar contido quando necessário. Entretanto, quando um teor de Cr for excessivamente alto, carboneto de Cr é formado. Esse carboneto de Cr não é facilmente dissolvido no momento de aquecimento da estampa a quente e, então, a austenitização é impedida de progredir facilmente, degradando assim a temperabilidade. Consequentemente, o teor de Cr é ajustado para 0,5% ou menos. Para se obter os efeitos vantajosos mencionados acima, o teor
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11/38 de Cr é, de preferência, 0,1% ou mais.
Mo: 0 a 0,5% [0041] Mo (molibdênio) tem um efeito de aumentar a temperabilidade do aço. Consequentemente, Mo pode estar contido quando necessário. Entretanto, quando um teor de Mo for excessivamente alto, o efeito mencionado acima é saturado. Consequentemente, o teor de Mo é ajustado para 0,5% ou menos. Para se obter os efeitos vantajosos mencionados acima, o teor de Mo é, de preferência, 0,05% ou mais. Nb: 0a0,1% [0042] Nb (nióbio) forma carbonetos, tendo assim um efeito de refinar grãos no momento de realizar a estampagem a quente, então, levando a um aumento na tenacidade do aço. Consequentemente, Nb pode estar contido quando necessário. Entretanto, quando um teor de Nb for excessivamente alto, não só o efeito mencionado acima é saturado, como também a temperabilidade é degradada. Consequentemente, o teor de Nb é ajustado para 0,1% ou menos. Para se obter os efeitos vantajosos mencionados acima, o teor de Nb é, de preferência, 0,02% ou mais.
Ni: 0 a 1,0% [0043] Ni (níquel) tem um efeito de aumentar a tenacidade do aço. Ademais, Ni suprime a fragilização atribuível à presença de Zn fundido no momento do aquecimento pela estampa a quente. Consequentemente, Ni pode estar contido quando necessário. Entretanto, quando um teor de Ni for excessivamente alto, esses efeitos são saturados. Consequentemente, o teor de Ni é ajustado para 1,0% ou menos. Para se obter os efeitos vantajosos mencionados acima, o teor de Ni é, de preferência, 0,1% ou mais.
[0044] Na composição química do metal comum que forma o corpo estampado a quente dessa modalidade, o saldo consiste em Fe e impurezas. Nessa modalidade, impureza significa um componente
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12/38 que, na produção industrial de materiais de aço, pode ser misturado em minérios ou matérias-primas formadoras de refugo, ou um componente que pode ser misturado devido a um ambiente de produção ou similares, sendo que o componente não é intencionalmente adicionado.
(C) Camada folheada [0045] Conforme mostrado na Figura 1, a camada folheada 20 nessa modalidade inclui, em ordem a partir do lado de metal comum 10, uma camada de interface 21, uma camada intermediária 22 e uma camada de óxido 23. As respectivas camadas são descritas em detalhe. Neste relatório descritivo, uma espessura média de filme significa um valor médio entre a espessura máxima de filme e a espessura mínima de filme de uma camada alvo (filme).
[0046] A camada de interface 21 é formada adjacente ao metal comum 10, e tem uma microestrutura que contém uma liga de Fe-AI como um componente principal. Na presente invenção, o termo liga de Fe-AI é um termo coletivo para aFe, Fe3AI e FeAI. Ou seja, a camada de interface 21 tem uma microestrutura que contém um ou mais tipos selecionados a partir de aFe, Fe3AI e FeAI. Ademais, a descrição contém uma liga de Fe-AI como um componente principal significa que a fração de área total de uma liga de Fe-A é 90% ou mais. A fração de área total de uma liga de Fe-AI é, de preferência, 95% ou mais e, com mais preferência, 99% ou mais.
[0047] Um teor de Al na camada de interface 21 é 30% ou menos em %, em massa, e o teor de Al diminui gradualmente à medida que uma distância do metal comum 10 diminui. A conformação da camada de interface 21 adjacente ao metal comum 10 pode suprimir a LME. Adeais, pode haver um caso em que Zn, Si ou similares é dissolvido em uma liga de Fe-AI e, então, a camada de interface 21 pode conter Zn: 10% ou menos, ou Si: 10% ou menos.
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13/38 [0048] Para melhorar a propriedade de fadiga ou similares atribuível à resistência à LME, a espessura média de filme da camada de interface 21 é, de preferência, 1,0 μίτι ou mais e é, com mais preferência, 2,0 μίτι ou mais. O limite inferior da espessura média de filme da camada de interface 21 é adicionalmente, de preferência, 5,0 μίτι, 6,0 μΠΊ OU 7,0 μΠΊ.
[0049] Não é necessário especificar o valor limite superior da espessura média de filme da camada de interface. Entretanto, a camada de interface 21 que tem a espessura média de filme de 15,0 μίτι pode deteriorar as propriedades, como resistência à corrosão, e tal camada de interface 21 não é preferível. Consequentemente, a espessura média de filme da camada de interface 21 é, de preferência, 15,0 μίτι ou menos. O limite superior da espessura média de filme da camada de interface 21 é, de preferência, 12,0 μίτι, 11,0 μίτι ou 10,0 μίτι.
[0050] A camada intermediária 22 tem uma microestrutura que contém uma fase de Fe-AI-Zn como um componente principal. Na presente invenção, o termo fase de Fe-AI-Zn é um termo coletivo para Fe(AI, Zn)2, Fe2(AI, Zn)s e Fe(AI, Zn)s. Ou seja, a camada intermediária 22 tem uma microestrutura que contém um ou mais tipos selecionados a partir de Fe(AI, Zn)2, Fe2(AI, Zn)s e Fe(AI, Zn)s. Ademais, a descrição contém uma fase de Fe-AI-Zn como um componente principal significa que a fração de área total de uma fase de Fe-AI-Zn é 50% ou mais. Quando a camada folheada não contiver Si, a fração de área total de uma fase de Fe-AI-Zn é, de preferência, 90% ou mais, é, com mais preferência, 95% ou mais, e é adicionalmente, de preferência, 99% ou mais.
[0051] Por outro lado, conforme descrito posteriormente, fazer com que a camada folheada contenha Si permite que a adesividade entre o metal comum e a camada folheada seja aumentada. Nesse caso, a camada intermediária 22 contém adicionalmente uma fase de Fe-AI-Si.
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O termo fase de Fe-AI-Si é um termo coletivo para Fes(AI, Si) e Fe(AI, Si). Ou seja, a camada intermediária 22 contém adicionalmente um tipo ou dois tipos selecionados a partir de Fes(AI, Si) e Fe(AI, Si). Nesse caso, a fração de área total de uma fase dee Fe-AI-Zn e uma fase de Fe-AI-Si é, de preferência, 90% ou mais, é, com mais preferência, 95% ou mais, e é adicionalmente, de preferência, 99% ou mais.
[0052] Ademais, a camada intermediária 22 tem uma composição média contendo, em %, em massa, Al: 30 a 50% e Zn: 15 a 30%.
[0053] Com o ajuste de um teor de Al na camada intermediária 22 para 30% ou mais, a LME pode ser suprimida, melhorando assim a propriedade de fadiga. Ademais, o ajuste do teor de Al para 50% ou menos permite que uma excelente fosfatabilidade seja garantida, aumentando assim a resistência à corrosão após o revestimento. O teor de Al é, de preferência, 32% ou mais e é, com mais preferência, 35% ou mais. Ademais, o teor de Al é, de preferência, 48% ou menos e é, com mais preferência, 45% ou menos.
[0054] O ajuste de um teor de Zn na camada intermediária 22 para 15% ou mais permite que uma excelente fosfatabilidade seja garantida, aumentando assim a resistência à corrosão após o revestimento. Ademais, com o ajuste do teor de Zn para 30% ou menos, a LME pode ser suprimida, melhorando assim a propriedade de fadiga. O teor de Zn é, de preferência, 17% ou mais e é, com mais preferência, 20% ou mais. Ademais, o teor de Zn é, de preferência, 28% ou menos e é, com mais preferência, 25% ou menos.
[0055] Ademais, a redução de um teor de Mg na camada intermediária 22 pode garantir a resistência à LME. Consequentemente, o teor de Mg é, de preferência, 1,0% ou menos. No caso em que a camada intermediária 22 contém uma fase de Fe-AI-Si, a camada intermediária 22 pode conter Si: 25% ou menos.
[0056] A limitação não é particularmente imposta sobre a espessu
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15/38 ra de filme da camada intermediária. Entretanto, quando a camada intermediária tiver uma espessura de filme pequena, a propriedade de resistência à corrosão de um corpo conformado é degradada. Consequentemente, deseja-se ajustar a espessura de filme da camada intermediária para 5,0 μίτι ou mais. Por outro lado, quando a camada intermediária tiver uma espessura de filme excessivamente grande, o custo de fabricação aumenta e, adicionalmente, há uma possibilidade de que um tempo de aquecimento no momento de realização da estampa a quente aumente Consequentemente, deseja-se que a espessura de filme da camada intermediária seja 30,0 μίτι ou menos.
[0057] A camada de óxido 23 é uma camada de óxido que contém Zn como um componente principal, e a camada de óxido 23 contém Mg. Nessa modalidade, a descrição uma camada de óxido que contém Zn como um componente principal significa especificamente que 50%, em massa, ou mais de um componente de metal contido no óxido são Zn. Devido à presença da camada de óxido 23, a fosfatabilidade é aumentada. Entretanto, uma espessura excessivamente grande da camada de óxido 23 afeta adversamente a resistência à corrosão, a soldabilidade e similares de um corpo conformado e, portanto, a espessura média de filme da camada de óxido 23 é ajustada para 3,0 μίτι ou menos. Para melhorar as propriedades do corpo estampado a quente, como a soldabilidade a ponto e resistência à corrosão após o revestimento, a espessura média de filme da camada de óxido 23 é, de preferência, ajustada para 2,0 μίτι ou menos.
[0058] Fazer com que a camada de óxido 23 contenha Mg permite que a resistência à corrosão após o revestimento seja aumentada. Para se obter tal efeito, um teor de Mg na camada de óxido 23 é ajustado para 0,05 g/m2 ou mais. Entretanto, óxido de Mg tem alta resistência elétrica e, portanto, quando o teor de Mg aumenta, a soldabilidade a ponto é reduzida. Consequentemente, para garantir a soldabilidade a
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16/38 ponto, é necessário ajustar o teor de Mg para 1,00 g/m2 ou menos.
[0059] Para fazer com que o óxido do corpo estampado a quente contenha Mg, o Mg pode estar contido em uma camada folheada antes de a estampagem a quente ser realizada, ou um filme que contém Mg pode ser conformado em uma chapa de aço folheado sob a forma de revestimento ou similares.
[0060] Cr, Ca, Sr, Ti ou similares é facilmente oxidado da mesma maneira que Mg e, então, Cr, Ca, Sr, Ti ou similares é concentrado na camada externa de um corpo conformado como óxidos. Consequentemente, a camada de óxido 23 pode conter esses elementos. Entretanto, esses óxidos também têm alta resistência elétrica da mesma maneira que Mg e, então, quando esses elementos estiverem excessivamente concentrados, a soldabilidade de um corpo estampado a quente pode ser deteriorada. Consequentemente, o teor total de Mg, Cr, Ca, Sr e Ti na camada de óxido 23 é, de preferência, 2,0 g/m2 ou menos.
[0061] Ademais, o teor total de Al e Zn na camada folheada 20 é, de preferência, 20 a 100 g/m2. Com o ajuste do teor total de Al e Zn para 20 g/m2 ou mais, é possível obter efeitos vantajosos causados pela conformação da camada folheada 20 sobre a superfície do metal comum 10. Por outro lado, com o ajuste do teor total para 100 g/m2 ou menos, o custo de matéria-prima de um corpo estampado a quente pode ser suprimido, reduzindo assim o custo de fabricação e, ao mesmo tempo, a soldabilidade do corpo estampado a quente pode ser garantida. O teor total é, de preferência, 30 g/m2 ou mais, e o teor total é, de preferência, 90 g/m2 ou menos.
[0062] Prefere-se que a camada folheada 20 contenha adicionalmente, em %, em massa, 0,1 a 15% de Si. O ajuste de um teor de Si na camada folheada para 0,1% ou mais permite que a adesividade entre o metal comum e a camada folheada seja aumentada. Por outro
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17/38 lado, o ajuste do teor de Si para 15% ou menos permite que as propriedades de um corpo estampado a quente, como resistência à corrosão e soldabilidade, sejam garantidas. O teor de Si é, de preferência, 0,3% ou mais e o teor de Si é, de preferência, 10% ou menos.
[0063] A limitação não é particularmente imposta sobre a espessura de toda a camada folheada 20. Entretanto, a partir de um ponto de vista de garantir a resistência à corrosão, prefere-se ajustar a espessura do filme de toda a camada folheada 20 para mais de 6,0 μΐη. Por outro lado, a partir de um ponto de vista de eficiência econômica, prefere-se ajustar a espessura do filme de toda a camada folheada 20 para 48,0 μΐη ou menos.
[0064] Na presente invenção, as microestruturas, as composições médias e as espessuras da camada de interface, da camada intermediária e da camada de óxido, e a composição química da camada folheada são obtidas pelo seguinte método.
[0065] Primeiro, um corpo conformado é cortado perpendicular à superfície do corpo conformado, e o corte transversal é polido. Então, as concentrações dos respectivos elementos na região da camada de interface e na região da camada intermediária no corte transversal são analisadas com um Microanalisador de Sonda Eletrônica (ΕΡΜΑ). Nesse ponto de operação, uma análise de mapeamento é realizada em uma região que estende-se para cima e para baixo na direção da espessura de filme de cada camada em 25% ou mais a partir do centro da espessura do filme da camada, e que estende-se na direção de largura em 20 μΐη ou mais, e a composição média da região é usada. Com tal análise, o teor de Al e o teor de Zn na camada de interface, e os teores de Al, Zn e Mg na camada intermediária são medidos.
[0066] Ademais, um teor médio de Si na camada folheada inteira é obtido pelo seguinte método. Primeiro, a análise é realizada por um ΕΡΜΑ a 0,2 μΐη de intervalo a partir do lado de metal comum em dire
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18/38 ção ao lado de superfície da camada folheada. Então, o valor médio do resultado de medição na camada folheada é obtido e o valor obtido é ajustado como a composição média de toda a camada folheada. Ao realizar a medição contínua a partir do lado de metal comum até o lado de superfície da camada folheada, uma porção em que a concentração de Fe é menor que a composição média de metal comum é considerada como uma porção de extremidade da camada folheada, uma porção em que a concentração de Zn de componentes de metal contidos na camada de óxido se torna menor que 50 %, em massa, é considerada como a outra porção de extremidade da camada folheada, e a região entre uma porção de extremidade e a outra porção de extremidade da camada folheada é considerada como a camada folheada. Ademais, uma análise de linha é realizada em cinco ou mais porções, e o valor médio dessas análises de linha é adotado.
[0067] O teor total de Al e Zn contido na camada folheada pode ser medido de modo que um corpo estampado a quente seja dissolvido com ácido clorídrico, e a solução dissolvida é submetida à espectrometria de emissão com plasma indutivamente acoplado (espectrometria ICP). Com o uso desse método, a quantidade de Al e a quantidade de Zn podem ser individualmente obtidas.
[0068] Ao dissolver um material de aço folheado antes de ser aquecido por uma estampa a quente, para fazer com que apenas uma camada folheada seja dissolvida, o inibidor que suprime a dissolução de Fe no metal comum é geralmente adicionado a um ácido clorídrico. Entretanto, a camada folheada do corpo estampado a quente contém Fe e, portanto, a camada folheada do corpo estampado a quente não é suficientemente dissolvida com o método mencionado acima.
[0069] Consequentemente, quando as quantidades de Al e Zn no folheamento do corpo conformado forem obtidas por espectrometria ICP, é adequado adotar um método em que uma camada folheada é
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19/38 dissolvida a uma temperatura da solução de 40 a 50°C usando um ácido clorídrico ao qual o inibidor não é adicionado. Ademais, após a dissolução ser realizada, deseja-se realizar a análise de composição usando um ΕΡΜΑ sobre a superfície do corpo estampado a quente após ser dissolvido para verificar a presença ou ausência de componente de folheamento não dissolvido, como Al ou Zn. É necessário que a análise mencionada acima seja realizada em uma região não trabalhada do corpo conformado.
[0070] Ademais, os teores de Mg, Cr, Ca, Sr e Ti contidos na camada de óxido são medidos de modo que o corpo estampado a quente seja dissolvido com uma solução de dicromato de amônio, e a solução dissolvida é submetida à espectrometria ICP. Com o uso da solução mencionada acima, apenas a camada de óxido pode ser dissolvida. Com o uso desse método, o teor de cada um dentre Mg, Cr, Ca, Sr ou Ti pode ser individualmente obtido.
[0071] Ademais, a microestrutura da camada de interface e a microestrutura da camada intermediária podem ser obtidas realizando a análise de estrutura de cristal usando uma TEM. Ademais, as espessuras da camada de interface, da camada intermediária e da camada de óxido podem ser obtidas de modo que o corte transversal mencionado acima seja fotografado por uma SEM, e essa fotografia de microscópio é submetida à análise de imagens.
[0072] A configuração da camada folheada do corpo conformado de acordo com essa modalidade não é substancialmente uniforme ao longo da direção paralela à superfície do corpo conformado. Particularmente, as espessuras da camada de interface, da camada intermediária e da camada de óxido variam em muitos casos entre uma região trabalhada e uma região não trabalhada. Consequentemente, é necessário que a análise mencionada acima seja realizada em uma região não trabalhada do corpo conformado. Um corpo conformado em
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20/38 que o estado de uma região não trabalhada da camada folheada se ajusta à faixa mencionada acima é considerado como o corpo conformado de acordo com essa modalidade.
(D) Método de produção [0073] O método de produção de um corpo estampado a quente dessa modalidade inclui uma etapa de produção de um material de aço folheado por estampagem a quente e uma etapa de realização de estampagem a quente no material de aço folheado por estampagem a quente. Ademais, a etapa de produção de um material de aço folheado por estampagem a quente inclui uma etapa de produção de um metal comum do material de aço folheado por estampagem a quente, e uma etapa de conformação de uma camada folheada de Al-Zn no metal comum do material de aço folheado por estampagem a quente. Ademais, uma etapa de formação de filme de óleo preventivo contra ferrugem e uma etapa de corte podem ser realizadas antes da etapa de realização de estampagem a quente quando necessário. Mais adiante neste documento, cada etapa é descrita em detalhes.
Etapa de produção de metal comum [0074] Na etapa de produção de metal comum, é produzido um metal comum de um material de aço folheado por estampagem a quente. Por exemplo, aço fundido é produzido com uma composição química igual à composição química do metal comum do corpo estampado a quente de acordo com essa modalidade exemplificada acima. Então, com o uso desse aço fundido, uma placa é produzida por um processo de fundição, ou um lingote é produzido por um processo de produção de lingote.
[0075] Em seguida, a placa ou o lingote é submetido à laminação a quente, obtendo assim um metal comum (chapa laminada a quente) do material de aço folheado por estampagem a quente. É possível adotar a configuração em que o tratamento de decapagem é realizado
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21/38 na chapa laminada a quente mencionada acima, e a laminação a frio é realizada na chapa laminada a quente em que o tratamento de decapagem é realizado, obtendo assim uma chapa laminada a frio, e essa chapa laminada a frio é usada como o metal comum do material de aço folheado por estampagem a quente.
Etapa de tratamento de folheamento [0076] Na etapa de tratamento de folheamento, uma camada folheada de Al-Zn-Mg é formada sobre o metal comum do material de aço folheado por estampagem a quente mencionado acima, produzindo assim um material de aço por estampagem a quente. Como um método de formação da camada folheada de Al-Zn-Mg, o tratamento de folheamento por imersão a quente pode ser adotado. Alternativamente, qualquer outro tratamento pode ser adotado como tratamento de folheamento por aspersão ou tratamento de folheamento por deposição de vapor. Para aumentar a adesividade entre o metal comum e a camada folheada, é preferível fazer com que a camada folheada contenha Si.
[0077] Um exemplo de formação da camada folheada de Al-Zn-Mg por tratamento de folheamento por imersão a quente é o seguinte. Ou seja, o metal comum é imerso em um banho de imersão a quente que consiste em Al, Zn, Mg e impurezas para fazer com que uma camada folheada se adira à superfície do metal comum. Em seguida, o metal comum ao qual a camada folheada é induzido a se aderir é puxado para cima do banho de folheamento.
[0078] Conforme descrito acima, prefere-se que o teor total de Al e Zn na camada folheada do corpo estampado a quente seja 20 a 100 g/m2. Para garantir esse teor total, é importante ajustar o teor total de Al e Zn na camada folheada quando o metal comum for puxado do banho de folheamento para 20 a 100 g/m2 nessa etapa.
[0079] Nessa etapa, ajustando-se adequadamente uma velocidade
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22/38 à qual a chapa de aço é puxada do banho de revestimento e a taxa de fluxo de um gás de limpeza, o teor total de Al e Zn na camada folheada pode ser ajustado.
[0080] Ademais, conforme descrito acima, a camada intermediária da camada folheada do corpo estampado a quente contém, em %, em massa, 30 a 50% de Al e 15 a 30% de Zn. Esses teores de Al e Zn também podem ser controlados principalmente nessa etapa (etapa de tratamento de folheamento). Mais especificamente, nessa etapa, quando o teor de Al no banho de folheamento for ajustado para 40 a 60%, e o teor de Zn for ajustado para 40 a 60%, é possível permitir que os teores de Al e Zn no corpo estampado a quente se ajuste às faixas mencionadas acima.
[0081] No caso em que a camada folheada de Al-Zn-Mg é formada realizando tratamento de folheamento por imersão a quente, o teor de Mg no banho de folheamento é, de preferência, ajustado para 0,5 a 2,0%, e é, com mais preferência, ajustado para 1,0 a 1,5%. Embora a situação possa variar dependendo da quantidade de adesão sobre a chapa de aço folheado, quando uma concentração de Mg no banho de folheamento for alta, a quantidade de Mg contida no folheamento aumenta e, portanto, a quantidade de Mg contida em óxido na camada externa do produto conformado aumenta, com isso há a possibilidade de que a soldabilidade seja reduzida. Ademais, quando a quantidade de Mg que permanece na camada intermediária exceder 1,0%, também há uma possibilidade de que a resistência à LME seja reduzida. Por outro lado, quando uma concentração de Mg no banho de galvanização for baixa, a quantidade de Mg contida no óxido na camada externa do produto conformado diminui de modo que uma possibilidade de que a resistência à corrosão suficiente após o revestimento não seja obtida.
[0082] No caso em que um banho de imersão a quente que não
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23/38 contém Mg é usado, Mg pode ser aplicado por revestimento de modo que a solução de tratamento que contém óxido de Mg seja aplicada por revestimento na camada folheada por um revestidor de barra, e a solução de tratamento é cozida e seca por um forno. Quando Mg for aplicado por revestimento, prefere-se ajustar o teor de Mg que será aplicado por revestimento para 0,050 a 1,00 g/m2.
Etapa de estampagem a quente [0083] Na etapa de estampagem a quente, a estampagem a quente é realizada no material de aço folheado por estampagem a quente mencionado acima. A estampagem a quente normal é realizada de modo que um material de aço seja aquecida até uma temperatura dentro de uma faixa de temperatura de estampagem a quente (faixa de temperatura de trabalho a quente) e, então, o material de aço é submetida a trabalho a quente e, ainda, o material de aço é resfriado. De acordo com uma técnica de estampagem a quente normal, é preferível aumentar a velocidade de aquecimento de um material de aço o máximo possível para reduzir o tempo de produção. Ademais, quando um material de aço for aquecido até uma temperatura dentro de uma faixa de temperatura de estampagem a quente, a camada folheada é suficientemente ligada. Consequentemente, na técnica de estampagem a quente normal, não é dada importância ao controle de aquecimento do material de aço.
[0084] Entretanto, na etapa de estampagem a quente para produzir o corpo estampado a quente de acordo com essa modalidade, após o tratamento térmico de formação de liga ser realizado em um material de aço folheado por estampagem a quente, o material de aço folheado por estampagem a quente é aquecido até uma temperatura de estampagem a quente (temperatura de aquecimento e arrefecimento brusco), e é submetido a trabalho a quente e resfriamento. Quando a temperatura do material de aço folheado por estampagem a quente for
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24/38 aumentada até uma temperatura de estampagem a quente, o tratamento térmico de formação de liga, em que o material de aço folheado por estampagem a quente é mantido durante um tempo fixo dentro de uma faixa de temperatura predeterminada, é realizado e, portanto, uma camada folheada com a configuração mencionada acima pode ser formada.
[0085] Na etapa de estampagem a quente, primeiramente, o material de aço folheado por estampagem a quente é carregado em um forno de aquecimento (forno a gás, forno elétrico, forno infravermelho ou similares). O material de aço folheado por estampagem a quente é aquecido até uma faixa de temperatura de 500 a 750°C no forno de aquecimento, e o tratamento térmico de formação de liga é realizado, em que o material de chapa folheada é mantido durante 10 a 450s dentro dessa faixa de temperatura. A realização do tratamento térmico de formação de liga faz com que Fe no metal comum se difunda na camada folheada de modo que o processo de formação de liga progrida. Devido a tal processo de formação de liga, a camada folheada é alterada para uma camada que inclui uma camada de interface, uma camada intermediária, e uma camada de óxido em ordem a partir do lado de metal comum. Uma temperatura de aquecimento de formação de liga não é necessariamente ajustada para uma temperatura fixa, e pode variar dentro de uma faixa de 500 a 750°C.
[0086] Quando uma temperatura de aquecimento de formação de liga for menor que 500°C, uma velocidade na qual uma camada folheada é ligada é extremamente lenta de modo que um tempo de aquecimento seja extremamente aumentado e, então, tal temperatura de aquecimento de formação de liga não é preferível em termos de produtividade. Além da descrição acima, há uma possibilidade de que a camada intermediária não seja suficientemente formada. Por outro lado, quando uma temperatura de aquecimento de formação de liga exceder
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750°C, o crescimento de uma camada de óxido é excessivamente promovida nesse processo de tratamento, degradando assim a soldabilidade do corpo estampado a quente.
[0087] Ademais, quando um tempo de aquecimento de formação de liga for menor que 10s, o processo de formação de liga da camada folheada não é concluído e, portanto, uma camada folheada incluindo a camada de interface mencionada acima, a camada intermediária e a camada oxidada não podem ser obtidas. Por outro lado, quando um tempo de aquecimento de formação de liga exceder 450s, a quantidade de crescimento de óxido aumenta excessivamente, e tal longo tempo resulta em declínio de produtividade.
[0088] Uma limitação não é particularmente imposta sobre as condições de aquecimento no momento de aquecimento de um material de aço folheado por estampagem a quente até a temperatura de aquecimento de formação de liga mencionada acima. Entretanto, um tempo de aquecimento mais curto é desejável em termos de produtividade.
[0089] Após o tratamento térmico de formação de liga ser concluído, o material de aço folheado por estampagem a quente é aquecido até uma faixa de temperatura a partir do ponto de Acs até 950°C e, então, é submetido a trabalho a quente. Nesse ponto de operação, um tempo durante o qual a temperatura do material de aço folheado por estampagem a quente se ajusta a uma faixa de temperatura (faixa de temperatura de oxidação) a partir do ponto de Acs até 950°C é limitado a 60s ou menos. Quando a temperatura do material de aço folheado por estampagem a quente se ajustar à faixa de temperatura de oxidação, a camada oxidada que forma a camada externa da camada folheada cresce. Quando o tempo durante o qual a temperatura do material de aço folheado por estampagem a quente se ajusta à faixa de temperatura de oxidação exceder 60s, há uma possibilidade de que o
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26/38 filme de óxido cresça excessivamente, degradando assim a soldabilidade do corpo formado. Por outro lado, uma velocidade na qual o revestimento de óxido é formado é extremamente alta e, então, o valor limite inferior do tempo durante o qual a temperatura do material de aço folheado por estampagem a quente se ajusta à faixa de temperatura de oxidação é mais de Os. Entretanto, quando o material de aço folheado por estampagem a quente for aquecido em uma atmosfera não oxidante, como atmosfera de nitrogênio a 100%, uma camada oxidada não é formada. Consequentemente, o material de aço folheado por estampagem a quente é aquecido em uma atmosfera oxidante, como uma atmosfera de ar.
[0090] Desde que o tempo durante o qual a temperatura do material de aço folheado por estampagem a quente se ajusta à faixa de temperatura de oxidação seja 60s ou menos, as condições, como uma velocidade de aquecimento e uma temperatura máxima de aquecimento, não são particularmente definidas e várias condições sob as quais a estampagem a quente pode ser realizada podem ser selecionadas.
[0091] Em seguida, o material de aço folheado por estampagem a quente que é removido do forno de aquecimento é submetido à conformação em prensa usando uma ferramenta de prensa. Nessa etapa, o material de aço é bruscamente arrefecido pela ferramenta de prensa simultaneamente com essa conformação em prensa. Um meio de resfriamento (água, por exemplo) circula na ferramenta em prensa de modo que a ferramenta de prensa promova a dissipação de calor do material de aço folheado por estampagem a quente e, então, o arrefecimento brusco é realizado. Com as etapas mencionadas acima, o corpo estampado a quente pode ser produzido.
[0092] A descrição foi feita exemplificando um método que aquece um material de aço folheado por estampagem a quente usando um forno de aquecimento. Entretanto, o material de aço folheado por es
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27/38 tampagem a quente pode ser aquecido por aquecimento por resistência. Também nesse caso, o material de aço é aquecido durante um período de tempo predeterminado por aquecimento por resistência, e o material de aço é submetido à conformação em prensa usando a ferramenta de prensa.
Etapa de formação de filme de óleo preventivo contra ferrugem [0093] A etapa de formação de filme de óleo preventivo contra ferrugem é uma etapa que é realizada após a etapa de tratamento de foIheamento e antes da etapa de estampagem a quente, e em que o óleo preventivo contra ferrugem é aplicado por revestimento à superfície de um material de aço folheado por estampagem a quente para formar um filme de óleo preventivo contra ferrugem. A etapa de formação de filme de óleo preventivo contra ferrugem pode ser arbitrariamente incluída no método de produção. No caso em que um longo tempo é necessário antes de a estampagem a quente ser realizada após um material de aço folheado por estampagem a quente ser produzido, há uma possibilidade de que a superfície do material de aço folheado por estampagem a quente seja oxidada. Entretanto, quando um filme de óleo preventivo contra ferrugem for formado sobre um material de aço folheado por estampagem a quente pela etapa de formação de filme de óleo preventivo contra ferrugem, a superfície do material de aço folheado por estampagem a quente não é facilmente oxidada. Consequentemente, a realização da etapa de formação de filme de óleo preventivo contra ferrugem pode suprimir a formação de carepa no corpo formado. Qualquer técnica conhecida pode ser usada para formar um filme de óleo preventivo contra ferrugem.
Etapa de corte [0094] Essa etapa é uma etapa que é realizada após a etapa de formação de filme de óleo preventivo contra ferrugem e antes da etapa de estampagem a quente, e em que o cisalhamento e/ou corte é reali
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28/38 zado no material de aço folheado por estampagem a quente para formar o material de aço em um formato específico. A superfície cisalhada do material de aço em que o corte é realizado é facilmente oxidada. Entretanto, no caso em que um filme de óleo preventivo contra ferrugem é previamente formado sobre a superfície do material de aço, o óleo preventivo contra ferrugem também se expande até a superfície cisalhada mencionada acima até certo ponto. Com tal expansão do óleo preventivo contra ferrugem, é possível suprimir a oxidação do material de aço em que o corte é realizado.
[0095] Até o presente, uma modalidade da presente invenção foi descrita. Entretanto, a modalidade mencionada acima serve para exemplo da presente invenção. Consequentemente, a presente invenção não se limita à modalidade mencionada acima, e modificações de desenho podem ser feitas quando necessário sem que se afaste da essência da presente invenção.
[0096] Mais adiante neste documento, a presente invenção é descrita mais especificamente com referência aos exemplos. Entretanto, a presente invenção não se limita a esses exemplos.
EXEMPLO 1 [0097] Primeiro, um metal comum foi preparado. Ou seja, uma placa foi produzida por um processo de fundição contínua usando aço fundido que tem uma composição química mostrada na Tabela 1. Em seguida, a placa foi submetida à laminação a quente para produzir uma chapa de aço laminada a quente, e a chapa de aço laminada a quente foi adicionalmente submetida à decapagem. Depois disso, a chapa de aço laminada a quente foi submetida à laminação a frio, produzindo assim uma chapa de aço laminada a frio. Essa chapa de aço laminada a frio foi usada como um metal comum (espessura de chapa: 1,4 mm) para produzir um corpo estampado a quente.
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Tabela 1
Tabela 1
Composição química de metal comum (%, em massa, o saldo é Fe e impurezas)
C Si Mn P S Al sol. N B Ti Cr
0,2 0,2 1,3 0,01 0,005 0,02 0,002 0,002 0,02 0,2
[0098] A seguir, os materiais de aço folheado por estampagem a quente (materiais No. 1 a 28) foram preparados de acordo com as condições de produção mostradas na Tabela 2 usando os metais comuns produzidos conforme descrito acima. Ademais, o tempo durante o qual cada metal comum é imerso no banho de folheamento no momento da realização de tratamento de folheamento foi ajustado para 5s, e uma velocidade de resfriamento na qual o material de aço folheado é resfriado até 450°C após ser puxado do banho de folheamento foi ajustada para 10°C/s.
Tabela 2
Tabela 2
Material No. Condições de tratamento de folheamento Condições de revestimento
Composição de banho de folheamento (% em massa) Teor total de Al, Zn na camada folheada (g/m2) Revestimento de Mg Teor de Mg (g/m2)
Al Zn Si Mg Cr+Ca+Sr+Ti
1 55,0 44,5 0 0,5 0 60 ausente 0
2 55,0 44,5 0 0,5 0 80 ausente 0
3 55,0 44,0 0 1,0 0 60 ausente 0
4 55,0 44,0 0 1,0 0 75 ausente 0
5 55,0 42,4 1,6 1,0 0 60 ausente 0
6 45,0 39,0 15,0 1,0 0 60 ausente 0
7 55,0 44,0 0 2,0 0 40 ausente 0
8 55,0 44,0 0 2,0 0 50 ausente 0
9 60,0 39,0 0 1,0 0 60 ausente 0
10 50,0 49,0 0 1,0 0 60 ausente 0
11 55,0 45,0 0 0 0 60 presente 0,05
12 55,0 45,0 0 0 0 60 presente 0,25
13 55,0 45,0 0 0 0 60 presente 0,5
14 55,0 45,0 0 0 0 60 presente 1
15 55,0 43,0 0 1,0 1 60 ausente 0
16 55,0 41,4 1,6 1,0 1 60 ausente 0
17 55,0 42,0 0 1,0 3 60 ausente 0
18 55,0 40,4 1,6 1,0 3 60 ausente 0
19 20,0 80,0 0 0 0 60 ausente 0
20 80,0 20,0 0 0 0 60 ausente 0
21 0,1 99,9 0 0 0 60 ausente 0
22 90,0 0 10,0 0 0 60 ausente 0
23 55,0 45,0 0 0 0 60 ausente 0
24 55,0 43,4 1,6 0 0 60 ausente 0
25 55,0 44,9 0 0,05 0 60 ausente 0
26 55,0 42,0 0 3,0 0 60 ausente 0
27 55,0 45,0 0 0 0 60 presente 0,01
28 55,0 45,0 0 0 0 60 presente 1,5
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30/38 [0099] Depois disso, os materiais de aço folheado por estampagem a quente mencionados acima foram aquecidos sob condições (aquecimento No. 1 a 9) mostradas na Tabela 3 e, imediatamente após o aquecimento, foram submetidos à simulação de flexão em V simulando uma estampa a quente usando uma máquina de prensa manual para produzir corpos estampados a quente dos respectivos exemplos de teste. O formato de ferramenta de prensa é ajustado de modo que uma porção de lado externo na direção de raio de flexão à qual a flexão em V é aplicada estende-se em aproximadamente 15% no momento em que a flexão é concluída. Ademais, o arrefecimento brusco foi realizado de modo que quando uma velocidade de resfriamento no momento de realização de trabalho for baixa tenha uma velocidade de resfriamento de 50°C/s ou mais até a porção ser resfriada até um ponto aproximado (410°C) em que a transformação martensítica começa.
Tabela 3
Tabela 3
Aquecimento No. Temperatura de aquecimento de formação de liga (°C) Tempo de aquecimento de formação de liga (s) Temperatura de aquecimento e arrefecimento brusco (°C) Tempo de aquecimento e arrefecimento brusco (s)
1 700 120 900 30
2 500 300 900 30
3 700 300 900 5
4 750 90 900 60
5 400 120 900 30
6 700 500 900 30
7 800 90 900 60
8 700 60 900 120
9 - 900 180
[00100] A partir da porção de placa plana do corpo estampado a quente obtido de cada exemplo de teste, um corpo de prova para observar a estrutura da camada folheada, um corpo de prova para espectrometria de ICP, um corpo de prova para teste de avaliação da soldabilidade a ponto e um corpo de prova para resistência à corrosão após o teste de avaliação de revestimento foram cortados. Ademais, um corpo de prova para o teste de avaliação de resistência à LME foi
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31/38 cortado de uma porção à qual a flexão é aplicada.
[00101] Em relação ao corpo de prova para observar a estrutura da camada folheada, o corte transversal perpendicular à superfície do corpo conformado foi polido e, então, os teores de Al e Zn na camada de interface e os teores de Al, Zn e Mg na camada intermediária foram medidos usando um ΕΡΜΑ. Na análise de ΕΡΜΑ, uma análise de mapeamento é realizada em uma região que estende-se para cima e para baixo na direção da espessura de filme de cada camada em 25% ou mais a partir do centro da espessura do filme da camada, e que estende-se na direção de largura em 20 μίτι ou mais, e a composição média na região foi calculada.
[00102] Ademais, para obter o teor médio de Si na camada folheada inteira, a análise de linha foi realizada por um ΕΡΜΑ em 0,2 μίτι de intervalo a partir do lado de metal comum em direção ao lado de superfície da camada folheada, e o valor médio do resultado de medição da camada folheada foi calculado. Uma análise de linha foi realizada em cinco porções, e o valor médio das análises de linha foi usado como a composição média de toda a camada folheada.
[00103] Ademais, o corte transversal mencionado acima foi fotografado por uma SEM, e a fotografia de microscópio foi submetida à análise de imagens para medir a espessura de cada camada. A microestrutura de cada camada foi determinada realizando a análise de estrutura de cristal com uma TEM em uma peça fina obtida a partir do mesmo local de cada corpo de prova.
[00104] Em relação ao corpo de prova para espectrometria ICP, uma camada folheada foi dissolvida com ácido clorídrico a uma temperatura de 50°C e, então, a solução dissolvida foi submetida à espectrometria ICP para obter o teor total de Al e Zn contido na camada folheada. Ademais, da mesma maneira, apenas a camada de óxido do corpo de prova para espectrometria ICP foi dissolvida com uma solu
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32/38 ção de dicromato de amônio, e a solução dissolvida foi submetida à espectrometria ICP para obter os teores de Mg, Cr, Ca, Sr e Ti.
[00105] Em seguida, o teste de avaliação de resistência à LME, teste de avaliação de soldabilidade a ponto, e a resistência à corrosão após o teste de avaliação de revestimento foram realizados conforme descrito a seguir.
Teste de avaliação de resistência à LME [00106] Em relação ao corte transversal na direção da espessura do corpo de prova para o teste de avaliação de resistência à LME de cada exemplo de teste, uma imagem eletrônica refletida foi observada usando um SEM e um detector eletrônico refletido para observar a presença ou ausência de ocorrência de LME. Nesse ponto de operação, o caso em que a trinca se propaga até um metal comum (uma porção em que uma concentração de Fe é 98% ou mais) é considerado como ocorrência de LME. Ademais, um corpo de prova sem a ocorrência de trincas é avaliado como excelente (1), e um corpo de prova com trincas que se estendem além da camada folheada até um metal comum é avaliado como reprovado (4).
[00107] Quando for difícil determinar uma posição final das trincas com a observação mencionada acima, a espectroscopia de raios x dispersiva de energia (EDS) é realizada em uma região em torno da posição final das trincas usando um microanalisador de raios X de energia dispersiva para determinar se as trincas se estendem ou não até o metal comum. Em tal operação, uma região em que o teor total de Al e Zn excede 0,5% é identificada como uma camada folheada, e uma região de um material de aço no lado interno de tal região é identificada como um metal comum.
Teste de avaliação de soldabilidade a ponto [00108] A soldagem a ponto foi realizada no corpo de prova para teste de avaliação de soldabilidade de cada exemplo de teste usando
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33/38 uma fonte de alimentação CC a uma pressão aplicada de 350 kgf. Os testes foram realizados em várias correntes de soldagem. Um valor de corrente de soldagem em que o diâmetro do ponto de uma porção de soldagem excede 4,7 mm foi ajustado para o valor limite inferior. Um valor de corrente de soldagem foi adequadamente aumentado, e um valor de corrente de soldagem em que o pó é gerado durante a soldagem foi ajustado para o valor limite superior. Os valores entre o valor limite superior e o valor limite inferior são ajustados como a faixa de corrente adequada, e a diferença entre o valor limite superior e o valor limite inferior foi ajustada como um índice de soldabilidade a ponto. Na avaliação de soldabilidade a ponto, um corpo de prova com esse valor de 1,5 A ou mais é avaliado como excelente (1). Um corpo de prova com esse valor de 1,0 A ou mais e menos de 1,5 A é avaliado como satisfatório (2). Um corpo de prova com esse valor de 0,5 A ou mais e menos de 1,0 A é avaliado como razoável (3). Um corpo de prova com esse valor de 0,5 A é avaliado como reprovado (4).
[00109] Resistência à corrosão após o teste de avaliação de revestimento [00110] O condicionamento da superfície foi realizado no corpo de prova para resistência à corrosão após o teste de avaliação de revestimento de cada exemplo de teste durante 20s a uma temperatura ambiente usando um agente de condicionamento da superfície (nome do produto: PREPALENE X) produzido pela Nihon Parkerizing Co., Ltd. Em seguida, o tratamento de fosfato foi realizado usando uma solução de tratamento de fosfato de zinco (nome do produto: PALBOND 3020) produzida pela Nihon Parkerizing Co., Ltd. Mais especificamente, a temperatura da solução de tratamento foi ajustada para 43°C, e o corpo formado foi imerso na solução de tratamento durante 120s. Com tais operações, um revestimento de fosfato foi formado sobre a superfície do material de aço.
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34/38 [00111] Após o tratamento com fosfato mencionado acima ser realizado, a tinta de eletrodeposição catiônica produzida pela NIPPONPAINT Co., Ltd. foi aplicada a cada corpo conformado por revestimento por eletrodeposição por energização por inclinação a uma tensão de 160 V e, adicionalmente, foi submetida a revestimento por cozimento durante 20 minutos a uma temperatura de cozimento de 170°C. O controle da espessura do filme da tinta após o revestimento por eletrodeposição foi realizado sob condições que o revestimento por eletrodeposição em um material de aço antes de a conformação por estampagem a quente ser realizada tem uma espessura de 15 μίτι.
[00112] Um corte cruzado foi feito no corpo formado em que o revestimento por eletrodeposição foi realizado, de modo que o corte cruzado atinja o material de aço que é um metal comum e um ciclo de teste de corrosão de compósito JASO M610) foi realizado. A resistência à corrosão foi avaliada com base na largura de blister de revestimento. Após um teste de corrosão de compósito de 180 ciclos ser realizado em um corpo formado, o corpo formado com uma largura de blister de revestimento de 2,0 mm ou menos é avaliado como excelente (1), o corpo formado com uma largura de blister de revestimento superior a 2,0 mm e 3,0 mm ou menos é avaliado como satisfatório (2), o corpo formado com uma largura de blister de revestimento superior a 3,0 mm e 4,0 mm ou menos é avaliado como razoável (3) e o corpo formado com uma largura de o blister de revestimento superior a 4,0 mm é avaliado como reprovado (4).
Resultado de avaliação [00113] Um objetivo da presente invenção é fornecer um corpo estampado a quente excelente em propriedade de fadiga (resistência à LME), soldabilidade a ponto e resistência à corrosão após o revestimento com um saldo satisfatório. Consequentemente, levando-se em consideração esses resultados de avaliação de forma abrangente, um
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35/38 corpo estampado a quente que tem uma avaliação excelente ou satisfatória em cada teste, tendo assim uma avaliação abrangente de A e um corpo estampado a quente que não tem uma avaliação de reprovação em cada teste, tendo assim uma avaliação abrangente de B são consideradas aceitáveis. Um corpo estampado a quente que tem uma avaliação de reprovação em cada teste, tendo assim uma avaliação completa de C é considerada como defeituosa. Esses resultados são mostrados na Tabela 4.
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Tabela 4
Teste No. Material No. Aquecímento No. Camada de interface Camada intermediária Camada de óxido
Composição média (% em massa) Estrutura Espessura de filme (pm) Composição média (% em massa) Estrutura Espessura de filme (pm) Teor de Mg (g/m2) Teor de Cr+Ca +Sr+T (g/m2) Espessura de filme (pm)
Al Zn Julgamento Al Zn Mg Julgamento
1 1 1 15 3 OK 10 40 18 0 OK 20 0,30 0 2,0
2 2 1 17 5 OK 8 42 20 0 OK 30 0,40 0 2,5
3 3 1 15 3 OK 10 40 18 0 OK 20 0,60 0 2,0
4 4 1 16 4 OK 8 41 19 1,0 OK 27 0,75 0 2,5
5 5 1 15 3 OK 10 40 18 0 OK 20 0,60 0 2,0
6 6 1 15 3 OK 10 40 18 0 OK 20 0,60 0 2,0
7 7 1 14 3 OK 12 40 15 1,0 OK 16 0,80 0 2,0
8 8 1 14 3 OK 12 40 15 0 OK 18 1,0 0 2,0
9 9 1 15 3 OK 10 43 17 0 OK 22 0,60 0 2,0
10 10 1 15 3 OK 10 40 19 0 OK 22 0,60 0 2,0
11 11 1 15 3 OK 10 40 18 0 OK 20 0,05 0 1,5
12 12 1 15 3 OK 10 40 18 0 OK 20 0,25 0 1,5
13 13 1 15 3 OK 10 40 18 0 OK 20 0,50 0 1,5
14 14 1 15 3 OK 10 40 18 0 OK 20 1,0 0 1,5
15 5 1 15 3 OK 10 40 18 0 OK 20 0,60 0 2,0
16 5 2 15 3 OK 10 40 18 0 OK 20 0,60 0 2,0
17 5 3 20 5 OK 5 42 22 0 OK 20 0,60 0 1,5
18 5 4 15 3 OK 12 40 16 0 OK 20 0,60 0 2,5
19 15 1 15 3 OK 10 40 18 0 OK 20 0,60 0,60 2,0
20 16 1 15 3 OK 10 40 18 0 OK 20 0,60 0,60 2,0
36 17 1 15 3 OK 10 40 18 0 OK 20 0,60 1,8 2,0
37 18 1 15 3 OK 10 40 18 0 OK 20 0,60 1,8 2,0
21 19 1 15 10 OK 10 20 45 0 NG 18 0 0 2,0
22 20 1 25 1 OK 10 40 10 0 NG 25 0 0 1,5
23 21 1 0 40 NG 5 0 40 0 NG 17 0 0 2,0
24 22 1 20 0 OK 10 40 0 0 NG 25 0 0 0,1
25 23 1 15 3 OK 10 40 25 0 OK 20 0 0 2,0
26 24 1 15 3 OK 10 40 25 0 OK 20 0 0 2,0
27 25 1 15 3 OK 10 40 25 0 OK 20 0,03 0 2,0
28 26 1 15 3 OK 10 40 25 1,2 OK 20 12 0 2,0
29 27 1 15 3 OK 5 40 18 0 OK 20 0,01 0 1,5
30 28 1 15 3 OK 5 40 18 0 OK 20 15 0 1,5
31 5 5 20 3 NG 0,5 45 25 0 OK 20 0,40 0 2,0
32 5 6 15 3 OK 15 38 12 0 OK 20 0,60 0 15
33 5 7 15 3 OK 15 38 12 0 OK 20 0,60 0 10
34 5 8 15 3 OK 10 35 12 0 OK 22 0,60 0 15
35 5 9 15 3 OK 10 35 12 0 OK 22 0,60 0 10
36/38
Petição 870190093987, de 19/09/2019, pág. 67/78
Tabela 4 (Continuação)
Camada folheada inteira Resultado de avaliação Avaliação abrangente
Composição média (% em massa) Si Teor total de Al, Zn (g/m2) Propriedade de fadiga (resistência à LME) Soldabilidade a ponto Resistência à corrosão após revestimento
0 57 1 2 2 A Exemplo inventivo
0 77 1 2 1 A
0 57 1 2 2 A
0 72 1 2 1 A
1 57 1 2 2 A
8 58 1 2 2 B
0 38 1 2 2 A
0 48 1 2 2 A
0 57 1 2 2 A
0 57 1 2 2 A
0 58 1 2 3 B
0 58 1 2 2 A
0 58 1 2 2 A
0 58 1 3 2 B
0 57 1 2 2 A
0 57 1 2 2 A
0 58 1 2 2 A
0 56 1 2 2 A
0 57 1 2 2 A
1 57 1 2 2 A
0 57 1 3 2 B
1 57 1 3 2 B
0 58 4 3 3 C Exemplo comparativo
0 59 1 2 4 C
0 56 4 3 3 C
5 60 1 2 4 C
0 57 1 1 4 C
1 57 1 1 4 C
0 57 1 2 4 C
0 57 4 4 1 C
0 57 1 2 4 C
0 57 1 4 2 C
1 58 4 2 2 C
1 57 1 3 4 C
1 56 1 4 4 C
1 56 1 4 3 C
1 55 1 4 3 C
37/38
Petição 870190093987, de 19/09/2019, pág. 68/78
38/38 [00114] Como pode ser claramente entendido a partir da Tabela 4, é confirmado que os corpos estampados a quente de acordo com a presente invenção são excelentes em propriedade de fadiga (resistência à LME), soldabilidade a ponto e resistência à corrosão após o revestimento com um saldo satisfatório.
APLICABILIDADE INDUSTRIAL [00115] De acordo com a presente invenção, é possível obter um corpo estampado a quente excelente em propriedade de fadiga, soldabilidade a ponto e resistência à corrosão após o revestimento. Consequentemente, o corpo estampado a quente de acordo com a presente invenção pode ser favoravelmente usado para um membro estrutural ou similares usado em um automóvel ou similares.

Claims (5)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Corpo estampado a quente, caracterizado pelo fato de que compreende: um metal de base e uma camada folheada formada sobre uma superfície do metal de base, em que a camada folheada inclui uma camada de interface, uma camada intermediária, e uma camada de óxido em ordem de um lado de metal comum, a camada de interface contém uma liga de Fe-AI que tem uma microestrutura que contém um ou mais tipos selecionados a partir de aFe, FesAI e FeAI, sendo que uma fração de área total da liga de Fe-AI é 90% ou mais, a camada intermediária contém uma fase de Fe-AI-Zn que contém um ou mais tipos selecionados a partir de Fe(AI, Zn)2, Fe2(AI, Zn)5 e Fe(AI, Zn)s, sendo que uma fração de área total da fase de FeAI-Zn é 50% ou mais, uma composição média da camada intermediária contém, em %, em massa,
    Al: 30 a 50% e
    Zn: 15 a 30%, e uma espessura média de filme da camada de óxido é 3,0 μίτι ou menos, e o teor de Mg na camada de óxido é 0,05 a 1,00 g/m2.
  2. 2. Corpo estampado a quente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma espessura média de filme da camada de interface é 1,0 μίτι ou mais.
  3. 3. Corpo estampado a quente, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que um teor total de Al e Zn na camada folheada é 20 a 100 g/m2.
  4. 4. Corpo estampado a quente, de acordo com qualquer
    Petição 870190093987, de 19/09/2019, pág. 76/78
    2/2 uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que uma fração de área total da fase de Fe-AI-Zn na camada intermediária é 90% ou mais.
  5. 5. Corpo estampado a quente, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a camada folheada contém adicionalmente, em %, em massa, 0,1 a 15% de Si, e a camada intermediária contém adicionalmente uma fase de Fe-AI-Si que contém um tipo ou dois tipos selecionados a partir de Fes (Al, Si) e Fe(AI, Si), sendo que uma fração de área total da fase de Fe-AI-Zn e da fase de Fe-AI-Si é 90% ou mais.
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