BR112019022543B1

BR112019022543B1 - Método para produzir uma chapa de aço revestida, processo para produzir uma solda a pontos por resistência, chapa de aço revestida, estrutura soldada, processo para produzir a estrutura soldada, uso de uma chapa de aço revestida e uso de uma solda a pontos por resistência

Info

Publication number: BR112019022543B1
Application number: BR112019022543-9A
Authority: BR
Inventors: Pavan C Venkatasurya; Anirban Chakraborty; Hassan Ghassemi-Armaki
Original assignee: Arcelormittal
Priority date: 2017-05-05
Filing date: 2018-05-07
Publication date: 2022-12-20
Also published as: KR20190137130A; EP4234745A2; MA49613B1; KR102302023B1; RU2732261C1; JP2020518729A; US11713502B2; EP3619330A1; WO2018202916A1; UA123691C2; HUE062753T2; PL3619330T3; CA3061264C; US20200181750A1; WO2018203111A1; BR112019022543A2; MA49613A; MX2019013150A; CA3061264A1; CN110603336A

Abstract

O método compreende fornecer uma chapa laminada a frio, com uma composição contendo: 0,15% = C = 0,23%, 1,4% = Mn = 2,6%, 0,6% = Si = 1,3%, com C + Si/10 = 0,30%, 0,4% = Al = 1,0%, com Al = 6 (C + Mn/10) - 2,5%, 0,010% = Nb = 0,035%, 0,1% = Mo = 0,5%, recozer a chapa a 860 °C-900 °C para obter uma estrutura consistindo em pelo menos 90% de austenita e pelo menos 2% de ferrita intercrítica, temperar a uma temperatura entre Ms-10 °C e Ms-60 °C a uma taxa Vc superior a 30 °C/s, aquecer a uma temperatura PT entre 410 °C e 470 °C por 60 segundos a 130 segundos, revestir a chapa por imersão a quente e resfriar até a temperatura ambiente. A microestrutura compreende 45% a 68% de martensita, consistindo em 85% a 95% de martensita particionada com um teor de C de no máximo 0,45% e martensita fresca; 0% a 15% de austenita retida; 2% a 10% de ferrita intercrítica; 20% a 30% de bainita inferior.

Description

[001] A presente invenção refere-se a um método para a produção de uma chapa de aço de alta resistência com alta ductilidade e formabilidade, juntamente com uma alta soldabilidade e a uma chapa obtida com este método.

[002] Para fabricar vários equipamentos, tais como partes de membros estruturais da carroceria e painéis de carroceria para veículos automotores, é conhecido o uso de chapas feitas de aços DP (dupla fase) ou aços TRIP (plasticidade induzida por transformação).

[003] É também conhecido o uso de aços com uma estrutura bainítica, livres de precipitados de carbonetos, com austenita retida, contendo cerca de 0,2% de C, cerca de 2% de Mn, cerca de 1,7% de Si com um limite de escoamento de cerca de 750 MPa, uma resistência à tração de cerca de 980 MPa, um alongamento total de cerca de 8%. Estas chapas são produzidas em linhas de recozimento contínuo, resfriando a partir de uma temperatura de recozimento maior do que o ponto de transformação Ac3, até uma temperatura de retenção acima do ponto de transformação Ms e mantendo a chapa na temperatura durante um determinado tempo.

[004] Para reduzir o peso do automóvel, a fim de melhorar a sua eficiência de combustível, tendo em vista a conservação ambiental global, é desejável ter chapas com alto limite de escoamento e resistência à tração, juntamente com uma boa ductilidade e uma boa formabilidade e, mais especificamente, uma boa capacidade de flange (flangeability) por estiramento.

[005] A este respeito, é desejável ter chapas revestidas com um limite de escoamento de pelo menos 800 MPa, uma resistência à tração TS de pelo menos 1180 MPa, um alongamento total TE de pelo menos 13% e um índice de expansão do furo HER (hole expansion ratio) de pelo menos 30%.

[006] A resistência à tração TS e o alongamento total TE são medidos de acordo com a norma ISO 6892-1, publicada em outubro de 2009. Deve-se ressaltar que, devido às diferenças nos métodos de medição, em particular devido a diferenças nas geometrias das amostras utilizadas, os valores do alongamento total TE, de acordo com a norma ISO, são muito diferentes e são, em particular, inferiores aos valores do alongamento total medidos de acordo com a norma JIS Z 2201-05.

[007] O índice de expansão do furo HER é medido de acordo com a norma ISO 16630: 2009. Devido a diferenças nos métodos de medição, os valores do índice de expansão do furo HER, de acordo com a norma ISO 16630: 2009, são muito diferentes e não são comparáveis aos valores do índice de expansão do furo À de acordo com o JFS T 1001 (Normas da Federação de Ferro e Aço do Japão).

[008] No entanto, para alcançar essa combinação de resistência e ductilidade, geralmente é necessário adicionar uma quantidade alta de C e Si. Tais elementos reduzem muito a soldabilidade do aço, especialmente a soldabilidade a pontos, levando à presença de trincas nas soldas a pontos.

[009] Portanto, a presente invenção visa fornecer uma chapa de aço revestida com as características e propriedades mecânicas mencionadas acima, juntamente com uma alta soldabilidade, especialmente uma alta soldabilidade a pontos, e um método para produzi-la.

[010] Para este propósito, a invenção refere-se a um método para produzir uma chapa de aço revestida com um limite de escoamento de pelo menos 800 MPa, uma resistência à tração de pelo menos 1180 MPa, um alongamento total de acordo com a norma ISO 6892-1 de pelo menos 13% e um índice de expansão do furo HER de acordo com a norma ISO 16630: 2009 de pelo menos 30%, em que o método compreende as seguintes etapas sucessivas: - fornecer uma chapa de aço laminada a frio, feita de um aço com uma composição química que contém, em % em peso: 0,15% < C < 0,23% 1,4% < Mn < 2,6%, 0,6% < Si < 1,3% com C + Si/10 < 0,30%, 0,4% < Al < 1,0%, com Al > 6 (C + Mn/10) - 2,5%, 0,010% < Nb < 0,035%, 0,1% < Mo < 0,5%, o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis, - recozer a chapa de aço laminada a frio a uma temperatura de recozimento TA compreendida entre 860 °C e 900 °C, de modo a obter uma chapa de aço recozida com uma estrutura que consiste em pelo menos 90% de austenita e pelo menos 2% de ferrita intercrítica, - temperar a chapa de aço recozida a partir da temperatura de recozimento TA até uma temperatura de têmpera QT compreendida entre Ms- 10 °C e Ms-60 °C a uma taxa média de resfriamento Vc superior a 30 °C/s, para obter uma chapa temperada, - aquecer a chapa temperada a partir da temperatura de têmpera QT até uma temperatura de partição PT compreendida entre 410 °C e 470 °C e manter a chapa na temperatura de partição PT por um tempo de partição Pt compreendido entre 60 segundos e 130 segundos, - revestir por imersão a quente a chapa de aço em um banho, - resfriar a chapa de aço até a temperatura ambiente, para obter uma chapa de aço revestida com uma microestrutura compreendendo, em fração de área: - entre 45% e 68% de martensita, a martensita consistindo em martensita particionada e martensita fresca, entre 85% e 95% da martensita sendo martensita particionada, a dita martensita particionada possuindo um teor de C de no máximo 0,45%, - entre 10% e 15% de austenita retida, - entre 2% e 10% de ferrita intercrítica, - entre 20% e 30% de bainita inferior.

[011] De preferência, a chapa temperada possui, imediatamente antes do aquecimento até a temperatura de partição PT, uma estrutura que consiste em, em fração de área: - entre 2% e 10% de ferrita intercrítica, - pelo menos 10% de austenita retida, - pelo menos 38% de martensita, e - pelo menos 15% de bainita inferior, - no máximo 5% de ferrita de transformação.

[012] De acordo com uma forma de realização, a etapa de fornecer a chapa de aço laminada a frio compreende as seguintes etapas sucessivas: - laminar a quente um semi-produto feito do dito aço para obter uma chapa de aço laminada a quente, - enrolar a dita chapa de aço laminada a quente a uma temperatura Tc compreende entre 400 °C e 750 °C, - realizar um recozimento em lote a uma temperatura THBA compreendida entre 500 °C e 700 °C durante um período compreendido entre 2 e 6 dias, - laminar a frio a dita chapa de aço laminada a quente para obter a dita chapa de aço laminada a frio.

[013] De preferência, a chapa de aço laminada a frio é mantida à temperatura de recozimento TA por um tempo de recozimento tA compreendido entre 80 segundos e 180 segundos.

[014] De acordo com uma forma de realização preferida, a temperatura de recozimento TA é de no máximo 880 °C, de modo a obter, após o recozimento, uma chapa de aço recozida com uma estrutura que consiste em pelo menos 90% de austenita e mais de 5% de ferrita intercrítica, em que a microestrutura da chapa de aço revestida compreende mais de 5% de ferrita intercrítica.

[015] De preferência, a chapa de aço revestida tem uma estrutura que consiste em, em fração de área: - entre 45% e 68% de martensita, a martensita consistindo em martensita particionada e martensita fresca, entre 85% e 95% da martensita sendo martensita particionada, a dita martensita particionada possuindo um teor de C de no máximo 0,45%, - entre 10% e 15% de austenita retida, - entre 2% e 10% de ferrita intercrítica, - entre 20% e 30% de bainita inferior, - no máximo 5% de ferrita de transformação.

[016] De preferência, a taxa média de resfriamento Vc entre a temperatura de recozimento TA e a temperatura de têmpera QT é de pelo menos 50 °C/s, a microestrutura da chapa de aço revestida consistindo em, em fração de área: - entre 45% e 68% de martensita, a martensita consistindo em martensita particionada e martensita fresca, entre 85% e 95% da martensita sendo martensita particionada, a dita martensita particionada possuindo um teor de C de no máximo 0,45%, - entre 10% e 15% de austenita retida, - entre 2% e 10% de ferrita intercrítica, - entre 20% e 30% de bainita inferior, a chapa de aço revestida possuindo um alongamento total de pelo menos 14%.

[017] Ainda preferencialmente, a taxa média de resfriamento Vc entre a temperatura de recozimento TA e a temperatura de têmpera QT é de pelo menos 60 °C/s, o alongamento total sendo de pelo menos 14% e a resistência à tração sendo de pelo menos 1250 MPa.

[018] Em uma forma de realização, o teor de Si e Al na composição de aço é tal que 0,6% < Si <1,0% e 0,7% < Al < 1,0%.

[019] De preferência, o teor de C na composição de aço é tal que 0,17% < C < 0,21%.

[020] De preferência, o teor de C na composição de aço é tal que 1,9% < Mn < 2,3%.

[021] Em uma forma de realização, a chapa de aço é revestida com Zn ou uma liga de Zn.

[022] A invenção também se refere a um processo para produzir uma solda a pontos por resistência de pelo menos duas chapas de aço, em que o dito processo compreende: - produzir uma primeira chapa de aço revestida por um método de acordo com a invenção, - fornecer uma segunda chapa de aço com uma composição tal que C + Si/10 < 0,30% e Al > 6 (C + Mn/10) - 2,5%, - soldar a pontos por resistência a dita primeira chapa de aço revestida à dita segunda chapa de aço.

[023] Por exemplo, a segunda chapa de aço é produzida por um método de acordo com a invenção.

[024] A invenção refere-se ainda a uma chapa de aço revestida feita de um aço com uma composição química que contém, em % em peso: 0,15% < C < 0,23% 1,4% < Mn < 2,6%, 0,6% < Si < 1,3% com C + Si/10 < 0,30% 0,4% < Al < 1,0%, com Al > 6 (C + Mn/10) - 2,5%, 0,010% < Nb < 0,035%, 0,1% < Mo < 0,5%, o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis, dita chapa de aço revestida possuindo uma microestrutura compreendendo, em fração de área: - entre 45% e 68% de martensita, a martensita consistindo em martensita particionada e martensita fresca, entre 85% e 95% da martensita sendo martensita particionada, a dita martensita particionada possuindo um teor de C de no máximo 0,45%, - entre 10% e 15% de austenita retida, - entre 2% e 10% de ferrita intercrítica, - entre 20% e 30% de bainita inferior.

[025] De preferência, a austenita retida tem um teor médio de C compreendido entre 1,0% e 1,3%.

[026] Em uma forma de realização preferida, a microestrutura da chapa de aço revestida compreende mais de 5% de ferrita intercrítica.

[027] Em uma forma de realização, o teor de Si e Al na composição de aço é tal que 0,6% < Si <1,0% e 0,7% < Al < 1,0%.

[028] Em uma forma de realização, o teor de C na composição de aço é tal que 0,17% < C < 0,21%.

[029] Em uma forma de realização, o teor de Mn na composição de aço é tal que 1,9% < Mn < 2,3%.

[030] Geralmente, a chapa de aço revestida tem um limite de escoamento de pelo menos 800 MPa, uma resistência à tração de pelo menos 1180 MPa, um alongamento total de acordo com a ISO 6892-1 de pelo menos 13% e um índice de expansão do furo de acordo com a ISO 16630: 2009 HER de pelo menos 30%.

[031] Em uma forma de realização, a chapa de aço revestida é revestida com Zn ou uma liga de Zn, em que o revestimento resulta de um revestimento a uma temperatura inferior a 480 °C.

[032] De preferência, a chapa de aço revestida tem uma estrutura que consiste em, em fração de área: - entre 45% e 68% de martensita, a martensita consistindo em martensita particionada e martensita fresca, entre 85% e 95% da martensita sendo martensita particionada, a dita martensita particionada possuindo um teor de C de no máximo 0,45%, - entre 10% e 15% de austenita retida, - entre 2% e 10% de ferrita intercrítica, - entre 20% e 30% de bainita inferior, - no máximo 5% de ferrita de transformação.

[033] De preferência, a microestrutura consiste em, em fração de área: - entre 45% e 68% de martensita, a martensita consistindo em martensita particionada e martensita fresca, entre 85% e 95% da martensita sendo martensita particionada, a dita martensita particionada possuindo um teor de C de no máximo 0,45%, - entre 10% e 15% de austenita retida, - entre 2% e 10% de ferrita intercrítica, - entre 20% e 30% de bainita inferior.

[034] Nesta forma de realização, o alongamento total é geralmente de pelo menos 14%.

[035] De acordo com uma forma de realização, a resistência à tração é de pelo menos 1250 MPa e o alongamento total é de pelo menos 14%.

[036] A invenção também se refere a uma estrutura soldada compreendendo pelo menos dez soldas a pontos por resistência de pelo menos uma primeira chapa de aço e uma segunda chapa de aço, em que a primeira chapa de aço é uma chapa de aço revestida de acordo com a invenção, e a segunda chapa de aço possui uma composição tal que C + Si/10 < 0,30% e Al > 6 (C + Mn/10) - 2,5%, e em que o número médio de trincas por solda a pontos por resistência é menor que 6.

[037] Em uma forma de realização, a segunda chapa de aço é uma chapa de aço revestida de acordo com a invenção.

[038] De preferência, a estrutura soldada é uma estrutura soldada da primeira chapa de aço e da segunda chapa de aço (isto é, apenas duas chapas de aço), o número médio de trincas com profundidade acima de 100 mícrons nas pelo menos dez soldas a pontos por resistência é menor que 0,1.

[039] Se a estrutura soldada for uma estrutura soldada da primeira chapa de aço, da segunda chapa de aço e de uma terceira chapa de aço, a terceira chapa de aço com uma composição tal que C + Si/10 < 0,30% e Al > 6 (C + Mn/10) - 2,5%, o número médio de trincas com profundidade acima de 100 mícrons nas pelo menos dez soldas a pontos por resistência é geralmente menor que 4.

[040] A invenção também se refere a um processo para produzir a estrutura soldada de acordo com a invenção, compreendendo: - fornecer a primeira chapa de aço e a segunda chapa de aço, - sobrepor parcialmente a primeira chapa de aço e a segunda chapa de aço, - aplicar um esforço compreendido entre 3,5 e 5 kN por meio de eletrodos colocados perpendiculares às chapas sobrepostas, - soldar a pontos por resistência a primeira e a segunda chapas de aço para produzir pelo menos 10 soldas a pontos por resistência, com uma intensidade compreendida entre Imax e 1,1*Imax, sendo Imax a intensidade em que a expulsão de metal líquido começa a ser observada na soldagem a pontos por resistência de dita primeira chapa de aço revestida à dita segunda chapa de aço.

[041] A invenção também se refere ao uso de uma chapa de aço revestida produzida de acordo com a invenção, ou de uma chapa de aço revestida de acordo com a invenção, para a fabricação de peças estruturais em veículos a motor.

[042] A invenção também se refere ao uso de uma solda a pontos por resistência fabricada de acordo com a invenção, ou de uma estrutura soldada de acordo com a invenção, para a fabricação de peças estruturais em veículos a motor.

[043] A invenção será agora descrita em detalhes, mas sem introduzir limitações, com referência à Figura em anexo, que mostra uma micrografia de um aço de acordo com a invenção.

[044] A composição do aço de acordo com a invenção compreende, em porcentagem em peso: - 0,15% a 0,23% de carbono para garantir uma resistência satisfatória e melhorar a estabilidade da austenita retida, que é necessária para obter um alongamento suficiente. De preferência, o teor de carbono é superior ou igual a 0,17% e/ou inferior ou igual a 0,21%. Se o teor de carbono for muito alto, chapa laminada a quente é muito dura para laminação a frio e a soldabilidade, especialmente a soldabilidade a pontos, é insuficiente. Se o teor de carbono for inferior a 0,15%, a resistência à tração não atingirá 1180 MPa; - 1,4% a 2,6% de manganês. O mínimo é definido para ter uma temperabilidade suficiente para obter uma microestrutura contendo pelo menos 45% de martensita e pelo menos 85% de martensita particionada em martensita e uma resistência à tração de pelo menos 1180 MPa. O máximo é definido para evitar problemas de segregação que são prejudiciais para a ductilidade. De preferência, o teor de manganês é superior ou igual a 1,9% e/ou inferior ou igual a 2,3%; - 0,6% a 1,3% de silício e 0,4% a 1,0% de alumínio. No aço da invenção, Si e Al são adicionados como estabilizadores de austenita. Especialmente, Si e Al retardam a formação de carbonetos quando a chapa de aço é resfriada a uma temperatura de modo a obter uma transformação martensítica parcial, e imediatamente reaquecida e mantida a uma temperatura PT durante a qual o carbono é particionado de martensita para austenita. Se Si e Al forem adicionados em quantidades suficientes, a partição de carbono ocorre sem precipitação significativa de carbonetos. Além disso, o Si fornece um reforço de solução sólida e melhora o índice de expansão do furo.

[045] No entanto, o teor de Si tem que ser limitado a 1,3% para evitar a formação de óxidos de silício na superfície da chapa, o que seria prejudicial para a capacidade de revestimento (coatability).

[046] Além disso, os inventores verificaram que quando Si/10 > 0,30% - C (Si e C sendo expressos em percentagem em peso), devido ao LME (fenômeno de fragilização por metal líquido), o silício é prejudicial à solda a pontos de chapas galvanizadas. A ocorrência de LME causa rachaduras nos limites de grãos nas zonas afetadas pelo calor e no metal de solda das juntas soldadas. Portanto, (C + Si/10) deve ser mantido menor ou igual a 0,30%. De preferência, o teor de Si é de no máximo 1,0%.

[047] Além disso, o Al deve ser adicionado em um teor de pelo menos 0,4%, a fim de obter uma estabilização suficiente da austenita. No entanto, o teor de Al é limitado a 1,0%, a fim de evitar o aumento da temperatura de transformação Ac3, o que implicaria um custo mais elevado no aquecimento a alta temperatura para obter austenitização da chapa de aço na etapa de recozimento.

[048] Além disso, o Al tem um efeito favorável, reduzindo a sensibilidade do LME quando o teor de C e/ ou Mn é alto. Assim, o teor de Al é tal que Al > 6 (C + Mn/10) - 2,5%. De preferência, o teor de Al é de pelo menos 0,7%.

[049] - entre 0,010% e 0,035% de nióbio, a fim de refinar os grãos de austenita durante a laminação a quente e proporcionar fortalecimento da precipitação durante o tratamento térmico final. Um teor de Nb de 0,010% a 0,035% torna possível obter níveis de limite de escoamento e alongamento satisfatórios, em particular um limite de escoamento de pelo menos 800 MPa.

[050] - 0,1% a 0,5% de molibdênio, para aumentar a temperabilidade e para estabilizar a austenita retida, a fim de reduzir fortemente a decomposição da austenita durante a partição. De preferência, o teor de Mo é de pelo menos 0,20%.

[051] O restante é de ferro e elementos residuais resultantes da fabricação de aço. A este respeito, pelo menos Ni, Cr, Cu, Ti, V, B, S, P e N, são considerados como elementos residuais que são impurezas inevitáveis. Portanto, seus teores em porcentagem em peso são menores que 0,05% para Ni, 0,01% para Cr, 0,03% para Cu, 0,007% para V, 2 ppm para B, 0,005% para S, 0,02% para P e 0,010% para N. O teor de Ti é limitado a 0,05% porque acima desses valores, os carbonitretos de grande tamanho precipitariam principalmente no estágio líquido, e a formabilidade da chapa de aço diminuiria, tornando o objetivo de 13% para o alongamento total mais difícil de alcançar.

[052] Com as chapas de aço revestidas da invenção, especialmente revestidas com Zn ou ligas de Zn, a soldabilidade a pontos pode ser afetada pelo fenômeno LME (fragilização por metal líquido).

[053] A sensibilidade de um determinado aço a este fenômeno pode ser avaliada por um ensaio de tração realizado em alta temperatura. Em particular, este ensaio de tração a quente pode ser realizado utilizando um simulador térmico Gleeble RPI, sendo este dispositivo conhecido per se na técnica.

[054] Este ensaio, denominado “Teste Gleeble LME”, é descrito da seguinte forma: - Amostras de chapas revestidas com espessura de 0,7 mm a 3 mm são submetidas a ensaios de tração a alta temperatura para determinar qual é o deslocamento crítico mínimo para o qual ocorrem trincas ao redor da zona soldada. As amostras que são cortadas na chapa têm uma zona calibrada que tem 10 mm de comprimento e 10 mm de largura e cabeças com 40 mm de comprimento e 30 mm de largura, sendo o raio de curvatura entre as cabeças e a peça calibrada de 5 mm; - Os testes de tração a alta temperatura são realizados por aquecimento rápido (1000 °C/s) de cada amostra, mantendo a amostra a uma temperatura predeterminada e submetendo a amostra aquecida a um alongamento ou deslocamento predeterminado, em seguida esfriando a amostra ao ar, sendo o alongamento ou deslocamento mantidos. Após o resfriamento, as amostras são observadas para determinar se há trincas de LME ou não. É determinado que a amostra tem uma trinca se pelo menos uma trinca de pelo menos 2 mm for formada na amostra; - Os testes são feitos em uma pluralidade de temperaturas predeterminadas, tais como 700 °C, 750 °C, 800 °C, 850 °C, 900 °C e 950 °C, e com alongamentos ou deslocamentos de 0,5 mm, 0,75 mm, 1 mm, 1,25 mm, 1,5 mm, 1,75 mm, 2 mm e assim por diante; os alongamentos ou deslocamentos são os alongamentos ou deslocamentos das mandíbulas que mantêm as amostras no simulador Gleeble; - O deslocamento crítico para o início de trincas é relatado e o deslocamento crítico mínimo, ou seja, o deslocamento mínimo para o qual ocorre trincas, é determinado para a faixa de temperatura considerada.

[055] Geralmente, considera-se que quando o deslocamento crítico mínimo é menor que 1,5 mm a uma temperatura entre 700 °C e 800 °C, a probabilidade de ocorrência de LME em soldagem a pontos por resistência é alta e quando o deslocamento crítico mínimo é pelo menos 1,5 mm, a probabilidade de observar muitas trincas LME na soldagem a pontos por resistência é baixa.

[056] A este respeito, os inventores verificaram que para aços da invenção, tais que (C + Si/10) é menor ou igual a 0,30%, e Al é maior ou igual a 6 (C + Mn/10) - 2,5%, o deslocamento crítico mínimo é de pelo menos 1,5 mm e quando (C + Si/10) é maior que 0,30% e/ou Al é menor que 6 (C + Mn/10) - 2,5%, o deslocamento crítico mínimo é inferior a 1,5 mm e até inferior a 1 mm.

[057] Como exemplos, os testes Gleeble LME foram feitos com aços com as seguintes composições: S1: C = 0,226%, Mn = 2,01%, Si = 0,716, Al = 0,802%; S2: C = 0,204%, Mn = 2,07%, Si = 1,44%, Al = 0,033%.

[058] Para S1, C + Si/10 = 0,2976% e o deslocamento crítico mínimo é de 2,25 mm.

[059] Para S2, C + Si/10 = 0,4412% e o deslocamento crítico mínimo é de 0,9 mm.

[060] Outro método para avaliar a soldabilidade a pontos das chapas revestidas é um “teste de solda a pontos LME” que permite determinar a probabilidade de se ter soldas com trincas entre um número importante de soldas a pontos por resistência, por exemplo em uma produção industrial de produtos que compreendem peças que são montadas por solda a pontos por resistência, tais como, por exemplo, carrocerias de automóveis.

[061] Este “teste de solda a pontos LME” é derivado do teste de vida útil do eletrodo para solda a pontos por resistência, em que uma pluralidade de soldas a pontos por resistência, por exemplo 30, são realizadas em três chapas sobrepostas: a chapa a ser testada e duas chapas suporte feitas de chapas galvanizadas de baixo teor de carbono, por exemplo, DX54D+Z de acordo com EN 10346. As espessuras das chapas são de 1,6 mm e as soldas a pontos por resistência são feitas de acordo com a Norma ISO 18278-2 para conjuntos heterogêneos. Os parâmetros são: - diâmetro da ponta do eletrodo: 8 mm, - força de soldagem: 4,5 kN, - tempo de soldagem: 3 pulsos de 180 ms separados por períodos de 40 ms (tempo a frio), - tempo de retenção: 400 ms.

[062] Para este teste, a fim de determinar a eventual ocorrência de trincas nas soldas a pontos por resistência, as amostras são cortadas e polidas. As soldas a pontos por resistência são então gravadas com ácido pícrico e observadas ao microscópio, por exemplo, com uma ampliação de 200x, para determinar o número de trincas em cada solda a pontos por resistência observada e a soma do comprimento das trincas em cada solda a pontos por resistência.

[063] Para os exemplos S1 e S2, as proporções do número de trincas para cada solda a pontos por resistência são as seguintes: - S1: Teste Gleeble LME > 1,5 mm, 80% das soldas a pontos por resistência têm menos de 10 trincas, 0% têm 20 ou mais trincas, - S2: Teste Gleeble LME < 1,5 mm, apenas 40% das soldas a pontos por resistência têm menos de 10 trincas e 30% têm 20 ou mais trincas.

[064] Se o número médio de trincas em cada solda a pontos por resistência for considerado, os resultados serão os seguintes: - S1: o número médio de trincas em cada solda a pontos por resistência é 5, - S2: o número médio de trincas em cada solda a pontos por resistência é 10.

[065] A chapa laminada a quente com uma espessura entre 2 e 5 mm pode ser produzida de um modo conhecido a partir da composição de aço da invenção acima mencionada.

[066] Como exemplo, a temperatura de reaquecimento antes da laminação pode estar compreendida entre 1200 °C e 1280 °C, preferivelmente cerca de 1250 °C, a temperatura de laminação final está preferivelmente compreendida entre Ar3 e 950 °C e preferivelmente superior a 850 °C; e o enrolamento é realizado a uma temperatura compreendida, de preferência, entre 400 °C e 750 °C. De preferência, se Si > 1,0%, a temperatura de enrolamento é inferior ou igual a 550 °C.

[067] Após o enrolamento, a chapa tem uma estrutura ferrítica- bainítica-martensítica ou ferrítica-perlítica-bainítica.

[068] Após o enrolamento, a chapa é preferência recozida em lote a fim de reduzir a dureza da chapa de aço laminada a quente e, portanto, melhorar a capacidade de laminação a frio da chapa de aço laminada a quente.

[069] Por exemplo, a chapa de aço laminada a quente é recozida em lote a uma temperatura entre 500 °C e 700 °C, por exemplo entre 550 °C e 650 °C, durante um tempo entre 2 e 6 dias, de preferência, entre 3 e 5 dias. Este tempo inclui o aquecimento para a temperatura de recozimento em lote e o resfriamento a partir da temperatura de recozimento em lote até a temperatura ambiente.

[070] Após o recozimento em lote, se realizado, a chapa de aço laminada a frio possui uma estrutura ferrítica-bainítica-martensítica temperada.

[071] A chapa de aço laminada a quente e opcionalmente recozida em lote é, opcionalmente, decapada e depois laminada a frio para obter uma chapa de aço laminada a frio com uma espessura entre 0,7 mm e 3 mm, por exemplo, na faixa de 0,8 a 2 mm.

[072] Em seguida, a chapa de aço laminada a frio é tratada termicamente, de preferência em uma linha combinada de recozimento contínuo e revestimento por imersão a quente.

[073] O tratamento térmico e o revestimento compreendem as etapas de: - Recozer a chapa de aço laminada a frio a uma temperatura de recozimento TA compreendida entre 860 °C e 900 °C, sendo a temperatura de recozimento TA tal que, no final da etapa de recozimento, o aço possui uma estrutura que consiste em austenita e ferrita intercrítica, a fração de austenita sendo pelo menos 90% e a fração de ferrita intercrítica sendo pelo menos 2%. Assim, o recozimento é realizado a uma temperatura inferior a Ac3, sendo Ac3 a temperatura do final da transformação em austenita durante a etapa de aquecimento. Se a temperatura de recozimento TA é menor que 860 °C, frações insuficientes de martensita e austenita retida são obtidas na estrutura final (isto é, após tratamento térmico e revestimento), de modo que a resistência à tração e o alongamento total visados não são alcançados. Se a temperatura de recozimento TA é superior a 900 °C, a estrutura final compreende uma fração insuficiente de ferrita intercrítica, de modo que um alongamento total de pelo menos 13% não é alcançado. De preferência, a temperatura de recozimento é de no máximo 880 °C, de modo a alcançar, no final da etapa de recozimento, uma estrutura que consiste em pelo menos 90% de austenita e mais de 5% de ferrita intercrítica.

[074] A chapa é mantida à temperatura de recozimento, ou seja, mantida entre TA - 5 °C e TA + 5 °C, durante um tempo de recozimento tA compreendido, de preferência, entre 80 segundos e 180 segundos. De preferência, o tempo de recozimento tA está compreendido entre 85 segundos e 136 segundos.

[075] - Imediatamente após a etapa de recozimento, temperar a chapa de aço recozida resfriando-a a partir da temperatura de recozimento TA até uma temperatura de têmpera QT menor que o ponto de transformação Ms da austenita obtida após o recozimento, a uma taxa de resfriamento rápida o suficiente para evitar a formação de bainita superior e granular e evitar ou limitar a formação de ferrita.

[076] A taxa média de resfriamento da temperatura de recozimento TA à temperatura de têmpera QT é estritamente superior a 30 °C/s, de preferência superior a 50 °C/s, mais preferencialmente superior a 60 °C/s.

[077] De fato, com uma taxa de resfriamento de 30 °C/s ou menos, a resistência à tração e o limite de escoamento desejados não são alcançados. Uma taxa de resfriamento superior a 30 °C/s permite limitar a formação de ferrita após o resfriamento, para uma fração inferior a 5%.

[078] Uma taxa de resfriamento de pelo menos 50 °C/s permite suprimir a formação de ferrita após o resfriamento. Assim, uma taxa de resfriamento de pelo menos 50 °C/s garante que a estrutura da chapa após a têmpera e, portanto, a estrutura final da chapa de aço revestida, não compreenda ferrita resultante da transformação de austenita em ferrita. Uma taxa de resfriamento de pelo menos 50 °C/s permite alcançar um alongamento total de pelo menos 14%, em combinação com o limite de escoamento, a resistência à tração e o índice de expansão do furo desejados.

[079] Uma taxa de resfriamento de pelo menos 60 °C/s permite alcançar um alongamento total de pelo menos 14% e uma resistência à tração de pelo menos 1250 MPa.

[080] A temperatura de têmpera está compreendida entre Ms-60 °C e Ms-10 °C. Para cada composição particular do aço e cada estrutura, um técnico no assunto sabe como determinar o ponto de transformação Ms da austenita restante após o recozimento. Se a temperatura de têmpera QT for menor que Ms-60 °C, a fração de martensita criada na têmpera é muito alta para estabilizar uma quantidade suficiente de austenita retida acima de 10% na estrutura final, de modo que o alongamento total não atinge 13%. Além disso, se a temperatura de têmpera QT for superior a Ms-10 °C, a fração de martensita particionada na estrutura final é muito baixa para obter a resistência à tração desejada.

[081] A estrutura do aço na temperatura de têmpera QT compreende, de preferência: - entre 2% e 10% e, de preferência, mais de 5% de ferrita intercrítica, - pelo menos 10% de austenita retida, - pelo menos 38% de martensita, e - pelo menos 15% de bainita inferior.

[082] A ferrita intercrítica resulta do recozimento a uma temperatura abaixo de Ac3. A ferrita intercrítica é diferente da ferrita que poderia ser criada após o recozimento, a seguir denominada “ferrita de transformação”, resultante da transformação de austenita em ferrita. Tal ferrita de transformação poderia, por exemplo, ocorrer durante o resfriamento da temperatura de recozimento TA para a temperatura de têmpera QT se a taxa de resfriamento fosse insuficiente para impedir essa formação (isto é, 30 °C/s ou inferior). Em particular, ao contrário da ferrita de transformação, a ferrita intercrítica é poligonal. Além disso, a ferrita de transformação é enriquecida em carbono e manganês, isto é, tem teor de carbono e manganês que é superior ao teor de carbono e manganês da ferrita intercrítica. A ferrita intercrítica e a ferrita de transformação podem, portanto, ser diferenciadas observando uma micrografia com um microscópio FEG-TEM usando elétrons secundários, após a gravação com metabissulfito. Nessa micrografia, a ferrita intercrítica aparece em cinza médio, enquanto a ferrita de transformação aparece em cinza escuro, devido ao seu maior teor de carbono e manganês.

[083] A estrutura na temperatura de têmpera QT pode compreender ferrita de transformação, com, no entanto, uma fração de no máximo 5% e geralmente de no máximo 2%.

[084] Assim, a estrutura do aço na temperatura de têmpera geralmente consiste em: - entre 2% e 10% e, de preferência, mais de 5% de ferrita intercrítica, - pelo menos 10% de austenita retida, - pelo menos 38% de martensita, - pelo menos 15% de bainita inferior, e - no máximo 5% de ferrita de transformação.

[085] Além disso, quando a taxa de resfriamento para a temperatura de têmpera QT é de pelo menos 50 °C/s, a estrutura na temperatura de têmpera QT não compreende ferrita de transformação. Assim, a estrutura na temperatura de têmpera QT consiste em, em fração de área: - entre 2% e 10% e, de preferência, mais de 5% de ferrita intercrítica, - pelo menos 10% de austenita retida, - pelo menos 38% de martensita, e - pelo menos 15% de bainita inferior.

[086] - A chapa temperada é opcionalmente mantida na temperatura de têmpera QT por um tempo de retenção compreendido entre 2 segundos e 8 segundos, de preferência, entre 3 segundos e 7 segundos.

[087] - A chapa é então reaquecida a partir da temperatura de têmpera até uma temperatura de partição PT compreendida entre 410 °C e 470 °C e mantida na temperatura de partição PT por um tempo de partição Pt compreendido entre 60 segundos e 130 segundos. Durante esta etapa de partição, o carbono é particionado, ou seja, difunde-se da martensita para a austenita, que é assim enriquecida em carbono.

[088] Se a temperatura de partição PT for superior a 470 °C ou inferior a 410 °C, o alongamento do produto final não é satisfatório.

[089] Se o tempo de partição for menor que 60 segundos, ocorre uma partição insuficiente de carbono da martensita para a austenita, de modo que o teor de carbono na martensita será muito alto e o teor de carbono na austenita retida será muito baixo. Como resultado, o alongamento do produto final não é satisfatório.

[090] - A chapa é revestida por imersão a quente logo após a etapa de manutenção da chapa na temperatura de partição PT. O revestimento por imersão a quente pode ser, por exemplo, galvanização, mas todo o revestimento metálico por imersão a quente é possível desde que as temperaturas a que a chapa é levada durante o revestimento permaneçam abaixo de 480 °C. Quando a chapa é galvanizada, é realizada com as condições habituais, por exemplo, através de um banho de Zn com uma temperatura que varia entre 430 e 480 °C. O aço de acordo com a invenção pode ser galvanizado com Zn ou com uma liga de Zn, como por exemplo zinco- magnésio ou zinco-magnésio-alumínio.

[091] - Imediatamente após a etapa de revestimento por imersão a quente, a chapa de aço revestida é resfriada à temperatura ambiente, a uma velocidade de resfriamento preferencialmente superior a 1 °C/s, por exemplo, entre 2 °C/s e 20 °C/s.

[092] Este tratamento térmico e revestimento permitem obter uma estrutura final (isto é, após a partição, revestimento por imersão a quente e resfriamento até a temperatura ambiente) compreendendo, em fração de área: - entre 45% e 68% de martensita, - entre 10% e 15% de austenita retida, - entre 2% e 10% de ferrita intercrítica, - entre 20% e 30% de bainita inferior.

[093] A martensita consiste em martensita particionada e martensita fresca. Entre 85% e 95% da martensita é martensita particionada, o restante, isto é, entre 5% e 15%, sendo martensita fresca.

[094] Ao contrário de uma martensita temperada que seria obtida através de um tratamento térmico envolvendo recozimento, têmpera e revenimento, a martensita particionada do aço da invenção possui um teor de C de no máximo 0,45%. Esse teor resulta da partição de carbono da martensita em direção à austenita durante a etapa de partição.

[095] Por outro lado, a martensita fresca, que resulta da transformação de austenita enriquecida em carbono em martensita após a etapa de partição, tem um teor de C que é de pelo menos 0,9% e geralmente inferior a 1,2%.

[096] A fração de martensita fresca em relação à martensita está compreendida entre 5% e 15%, de modo que a fração de martensita fresca em relação a toda a estrutura é de no máximo 10%. De fato, uma fração de martensita fresca superior a 10% levaria a um índice de expansão do furo HER, de acordo com a norma ISO 16630: 2009, inferior a 30%.

[097] Uma fração de austenita retida de pelo menos 10%, juntamente com uma fração de ferrita intercrítica de pelo menos 2%, permite obter um alongamento total de pelo menos 13%, sendo o alongamento total medido de acordo com a norma ISO 6892-1.

[098] Além disso, este tratamento permite obter um teor de C aumentado na austenita retida, que é de pelo menos 1,0% e até 1,3%. Esse teor de C aumentado estabiliza a austenita retida e contribui para alcançar um alongamento total de pelo menos 13%.

[099] A ferrita na estrutura é ferrita intercrítica, isto é, ferrita resultante do recozimento a uma temperatura abaixo de Ac3.

[0100] A fração de ferrita intercrítica está, de preferência, compreendida entre 5% (excluindo 5%) e 10%.

[0101] A chapa de aço revestida de acordo com a invenção pode compreender ferrita de transformação, com uma fração, no entanto, de no máximo 5%, geralmente de no máximo 2%. Assim, a estrutura da chapa de aço revestida de acordo com a invenção consiste em: - entre 45% e 68% de martensita, - entre 10% e 15% de austenita retida, - entre 2% e 10% de ferrita intercrítica, - entre 20% e 30% de bainita inferior, - no máximo 5% e, de preferência, no máximo 2% de ferrita de transformação.

[0102] De preferência, a estrutura não compreende nenhuma ferrita de transformação.

[0103] Assim, a estrutura da chapa de aço revestida consiste preferencialmente em, em fração de área: - entre 45% e 68% de martensita, - entre 10% e 15% de austenita retida, - entre 2% e 10% de ferrita intercrítica, - entre 20% e 30% de bainita inferior.

[0104] As características microestruturais são determinadas, por exemplo, pela observação da microestrutura com um Microscópio Eletrônico de Varredura com Canhão de Emissão de Campo (“FEG-SEM”) com uma ampliação superior a 5000x, acoplada a um dispositivo de Difração de Retrodispersão de Elétrons (“EBSD”) e a um dispositivo de Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM).

[0105] Com este tratamento térmico, podem ser obtidas chapas de aço com um limite de escoamento YS de pelo menos 800 MPa, uma resistência à tração TS de pelo menos 1180 MPa e até de pelo menos de 1250 MPa, um alongamento total TE de acordo com a norma ISO 6892-1 de pelo menos 13% e até superior a 14%, e um índice de expansão do furo HER de acordo com a norma ISO 16630: 2009 de pelo menos 30% e mesmo de pelo menos 35%.

[0106] O limite de escoamento YS pode ser superior a 1000 MPa, especialmente se o tempo de partição Pt for de pelo menos 110 segundos. EXEMPLO 1:

[0107] Como exemplos e comparação, foram fabricadas chapas feitas de composições de aço de acordo com a Tabela I, sendo os elementos expressos em peso. As temperaturas de transformação tais como Ac1 e Ac3 são apresentadas na Tabela I. Ac1 e Ac3 foram medidas por dilatometria.

[0108] Nesta tabela, “res.” significa que o elemento está presente apenas como um resíduo, e que nenhuma adição voluntária deste elemento foi feita.

[0109] As chapas foram laminadas a quente e depois enroladas a 550 °C.

[0110] Os inventores primeiro avaliaram o efeito do recozimento em lote nas propriedades das chapas de aço laminadas a quente.

[0111] Para esse fim, os inventores submeteram uma chapa de aço laminada a quente feita de aço I1 a um recozimento em lote, a uma temperatura de 550 °C por 2 dias, e compararam as propriedades mecânicas da chapa de aço recozida em lote com as da mesma chapa de aço laminada a quente não submetida a recozimento em lote.

[0112] As propriedades mecânicas, nomeadamente o limite de escoamento YS, a resistência à tração TS, o alongamento uniforme UE e o alongamento total TE são apresentadas na Tabela II abaixo.

[0113] Esses resultados mostram que o recozimento em lote resulta em um amolecimento da chapa de aço laminada a quente, melhorando assim sua capacidade de laminação a frio.

[0114] Além disso, as chapas de aço laminadas a quente feitas de aço I1 e R1 foram recozidas em lotes por 2 dias a 550 °C, decapadas e laminadas a frio. As chapas laminadas a frio foram recozidas, temperadas e particionadas. Após a partição, as chapas foram revestidas por imersão a quente por galvanização a 460 °C e depois resfriadas à temperatura ambiente.

[0115] As condições de tratamento estão descritas na Tabela III.

[0116] Nesta tabela, Ms designa a temperatura inicial de martensita da austenita resultante do recozimento, TA é a temperatura de recozimento, tA é o tempo de recozimento, Vc é a taxa média de resfriamento entre a temperatura de recozimento TA e a temperatura de têmpera, QT é a temperatura de têmpera, PT é a temperatura de partição e Pt é o tempo de partição.

[0117] As microestruturas obtidas para as chapas são relatadas na Tabela IV. F designa a fração de área da ferrita intercrítica, M designa a fração de área da martensita, PM designa a porcentagem de martensita particionada na martensita, RA designa a fração de área da austenita retida e B designa a fração de área da bainita inferior. Para cada chapa de aço, a Tabela IV relata se a fração ou porcentagem de cada componente microestrutural está compreendida dentro da faixa alvo.

*: contém ainda mais de 5% de ferrita de transformação

[0118] Além disso, determinou-se o índice de expansão do furo HER medido de acordo com a norma ISO 16630: 2009, o limite de escoamento YS, a resistência à tração TS, o alongamento uniforme UE e o alongamento total TE de cada chapa de aço. O limite de escoamento YS, a resistência à tração TS, o alongamento uniforme UE e o alongamento total TE foram medidos de acordo com a norma ISO 6892-1, publicada em outubro de 2009. As propriedades estão descritas na Tabela V.

[0119] Nesta tabela, n.d. significa que a propriedade não foi determinada.

[0120] Estes exemplos mostram que com um método de acordo com a invenção, podem ser obtidas chapas de aço revestidas com uma resistência à tração de pelo menos 1180 MPa e um alongamento total de acordo com a ISO 6892-1 de pelo menos 13%. Essas chapas de aço também têm um limite de escoamento de pelo menos 800 MPa e um índice de expansão do furo HER de acordo com a ISO 16630: 2009 de pelo menos 30%. Essas chapas de aço também têm um alongamento uniforme de pelo menos 9% e geralmente de mais de 10%.

[0121] A comparação dos Exemplos 3 e 4 mostra que somente quando a temperatura de têmpera está compreendida entre Ms-60 °C e Ms-10 °C as propriedades desejadas são atingidas. Por outro lado, se a temperatura de têmpera QT for menor que Ms-60 °C (Exemplo 3), a fração de martensita criada na têmpera é tão alta, de modo que uma fração de austenita suficiente não pode ser alcançada. Como resultado, não é alcançado um alongamento total de pelo menos 13%.

[0122]A comparação dos Exemplos 4 e 5 mostra que somente quando a temperatura de partição PT está compreendida entre 410 °C e 470 °C as propriedades desejadas são atingidas. Por outro lado, se a temperatura de partição PT for menor que 410 °C (Exemplo 5), ocorre uma partição insuficiente de carbono da martensita para a austenita, de modo que a austenita não é suficientemente estabilizada para garantir um alongamento total de pelo menos 13%.

[0123]A comparação dos Exemplos 6 e 7 mostra que uma diminuição na temperatura de recozimento de 900 °C para 880 °C permite alcançar um equilíbrio aprimorado da resistência à tração e alongamento total.

[0124] Os Exemplos 6, 8 e 9 demonstram que o método é muito robusto com variações do tempo de recozimento tA e do tempo de partição Pt, o que pode ser devido, por exemplo, a variações da velocidade da linha. Portanto, as propriedades mecânicas alvo são alcançadas com o método da invenção, independentemente de variações indesejadas da linha de velocidade. No entanto, deve-se notar que tempos de partição mais longos, Pt, levam a um aumento no limite de escoamento YS (Exemplo 10), devido a uma redução da fração de martensita fresca.

[0125] Nos Exemplos 10 a 12, os inventores investigaram a influência da taxa de resfriamento Vc durante a têmpera nas propriedades mecânicas.

[0126] Esses exemplos mostram que quando a taxa de resfriamento é superior a 30 °C/s, as propriedades alvo são alcançadas. Por outro lado, se a taxa de resfriamento for de 30 °C/s ou menos (Exemplo 13), mais de 5% de ferrita é criada após o resfriamento e uma fração insuficiente de martensita é obtida em QT. Como consequência, a estrutura final compreende uma porcentagem insuficiente de martensita particionada e compreende ferrita de transformação. Portanto, um limite de escoamento de pelo menos 800 MPa e uma resistência à tração de pelo menos 1180 MPa não são alcançadas.

[0127]Além disso, os Exemplos 10 e 11 demonstram que quando a taxa de resfriamento é de pelo menos 50 °C/s, é alcançado um alongamento total superior a 14% e quando a taxa de resfriamento Vc é de pelo menos 60 °C/s, uma resistência à tração de pelo menos 1250 MPa e um alongamento total de pelo menos 14% são alcançados.

[0128] O Exemplo 13 mostra que quando as temperaturas de recozimento, têmpera e partição são muito baixas, as propriedades alvo não são atingidas. Especialmente, devido à baixa temperatura de recozimento, a fração de ferrita intercrítica é superior a 10%. Além disso, devido às baixas temperaturas de têmpera e partição, a fração de martensita criada durante a têmpera é muito alta e ocorreu partição insuficiente de carbono da martensita para a austenita durante a partição. Como resultado, uma resistência à tração de pelo menos 1180 MPa e um alongamento total de pelo menos 13% não são alcançados.

[0129] Os Exemplos 14 e 15 são feitos de aço R1, tendo, em particular, um teor de Al insuficiente.

[0130]Além disso, os Exemplos 14 e 15 foram produzidos com temperaturas de recozimento e têmpera muito baixas.

[0131]Assim, os Exemplos 14 e 15 têm um alongamento total menor que 13% e um índice de expansão do furo menor que 30%.

[0132] Uma micrografia mostrando a microestrutura do Exemplo 11 é mostrada na figura em anexo. Nesta figura, F designa a ferrita intercrítica, B designa bainita inferior, PM designa martensita particionada, FM designa martensita fresca e RA designa austenita retida. EXEMPLO 2:

[0133] Foram fabricadas chapas feitas de composições de aço de acordo com a tabela VI, sendo os elementos expressos em peso. As temperaturas de transformação, como Ac1 e Ac3, são relatadas na Tabela I. Ac1 e Ac3 foram medidas por dilatometria. Na Tabela VI, o aço I1 é o mesmo aço da Tabela I.

[0134] Nesta tabela, “res.” significa que o elemento está presente apenas como um resíduo, e que nenhuma adição voluntária desse elemento foi feita.

[0135] As chapas foram laminadas a quente e depois enroladas a 550 °C. As chapas de aço laminadas a quente feitas de aços I1 e R2 foram recozidas em lotes por 2 dias a 550 °C, decapadas e laminadas a frio para uma espessura de 1,6 mm.

[0136] As chapas laminadas a frio foram recozidas, temperadas e particionadas. Após a partição, as chapas foram revestidas por imersão a quente por galvanização a 460 °C e depois resfriadas à temperatura ambiente.

[0137] As condições de tratamento estão descritas na Tabela VII.

[0138] Nesta tabela, Ms designa a temperatura inicial de martensita da austenita resultante do recozimento, TA é a temperatura de recozimento, tA é o tempo de recozimento, Vc é a taxa média de resfriamento entre a temperatura de recozimento TA e a temperatura de têmpera, QT é a temperatura de têmpera, PT é a temperatura de partição e Pt é o tempo de partição. O Exemplo 16 corresponde ao Exemplo 6 descrito acima.

[0139] As microestruturas obtidas para as chapas são relatadas na Tabela VIII. F designa a fração de área da ferrita intercrítica, M designa a fração de área da martensita, PM designa a porcentagem de martensita particionada na martensita, RA designa a fração de área da austenita retida e B designa a fração de área da bainita inferior.

**: a soma de martensita e bainita para o Exemplo 17 está entre 85% e 90%.

[0140] Além disso, determinou-se o índice de expansão do furo HER medido de acordo com a norma ISO 16630: 2009, o limite de escoamento YS, a resistência à tração TS, o alongamento uniforme UE e o alongamento total TE de cada chapa de aço. O limite de escoamento YS, a resistência à tração TS, o alongamento uniforme UE e o alongamento total TE foram medidos de acordo com a norma ISO 6892-1, publicada em outubro de 2009. As propriedades estão descritas na Tabela IX.

[0141] Nesta tabela, n.d. significa que a propriedade não foi determinada.

[0142] As chapas de aço feitas de aços I1 ou R2 (Exemplos 16 e 17) foram soldadas a pontos por resistência sob corrente alternada de 60 Hz e uma força de eletrodo de 4,5 kN em diferentes condições de acordo com a Tabela X. Os eletrodos são posicionados perpendicularmente às chapas de aço.

[0143] - Aplicando diferentes valores de intensidade, é possível determinar a faixa de soldagem adequada definida por Imin, que é a intensidade mínima acima da qual a falha de retirada (pullout) é observada quando a solda a pontos por resistência é submetida ao teste de tração por cisalhamento e Imax, que é a intensidade na qual a expulsão de metal líquido começa a ser observada na soldagem a pontos por resistência. A seleção da intensidade em condições industriais geralmente é feita em torno desse último valor, pois corresponde a um grande diâmetro do ponto de soldadura (nugget), o que possibilita a obtenção de altas propriedades de tração à solda. No presente caso, a soldagem foi realizada em Imax e um pouco acima no domínio de expulsão, ou seja, Imax + 10%. Embora a soldagem com intensidade compreendida entre I max e Imax + 10% aumente a suscetibilidade de LME, essa condição pode ser encontrada em alguns casos na prática industrial.

[0144] - Os parâmetros de soldagem são: - diâmetro da ponta do eletrodo: 6 mm, - força de soldagem: 4,5 kN, - tempo de soldagem: 380 ms, - tempo de resfriamento: 0 ms, - tempo de retenção: 300 ms.

[0145] - Ao soldar duas ou três chapas juntas e criar uma configuração de empilhamento, a sensibilidade às trincas de LME é maior com o aumento da espessura do empilhamento. Especialmente, para a produção de empilhamento de duas camadas, as chapas 16 e 17 foram soldadas em aço DP980 galvanizado, com a seguinte composição: 0,1C-2,2Mn-0,3Si-0,3Mo- 0,2Cr-0,01Nb-0,03Ti-0,001B, e com uma espessura de 1,6 mm. Para a produção de empilhamento de três camadas, as chapas 16 e 17 foram soldadas em duas chapas galvanizadas feitas de um aço de estiramento extra profundo (com uma resistência à tração de 270 MPa), cada uma com uma espessura de 1,5 mm. Esses outros aços são escolhidos porque sua soldagem a pontos precisa de um nível de corrente mais alto para obter soldas apropriadas do que os aços da invenção, tendo uma resistência à tração superior a 1180 MPa. Esse alto nível de corrente induz alta entrada de calor e, consequentemente, induz mais trincas de LME durante a soldagem de aços de alta resistência. Assim, o rigor das condições de soldagem é aumentado. A Tabela X mostra a espessura total dos empilhamentos. Nesses empilhamentos, a soldagem é realizada de forma que a chapa de aço com uma resistência à tração superior a 1180 MPa (chapas de aço dos Exemplos 16 ou 17) tenha uma superfície em contato com um eletrodo de solda. As eventuais trincas são mais propensas a ocorrer na zona de indentação criada pelo eletrodo de solda na superfície da chapa.

[0146] A observação e a quantificação de trincas devidas à LME foram realizadas nas seguintes condições: após o meio seccionamento transversal e o polimento fino de 20 soldas a ponto, dez das quais sendo soldadas com I = Imax e as outras dez sendo soldadas com I = Imax + 10%, as seções de solda foram observadas através de microscópio óptico com ampliação entre 10 e 1000, por exemplo 200. O número de trincas com profundidade acima de 100 mícrons foi medido para cada solda a ponto, e o número médio de trincas de LME mais profundas do que 100 μm por solda a ponto foi calculado para cada série de 10 soldas a pontos. Além disso, para cada série de 10 soldas a ponto produzidas sob as mesmas condições, foi determinado o tamanho máximo de trinca superior a 100 μm.

[0147] Para empilhamento de duas camadas, é obtida alta resistência a trincas de LME quando o número médio de trincas com profundidade acima de 100 mícrons é menor que 0,1 no caso de soldagem com I = Imax ou Imax + 10%.

[0148] Para empilhamento de três camadas, é obtida alta resistência a trincas de LME quando o número médio de trincas com profundidade acima de 100 mícrons é menor que 2 no caso de soldagem com I = Imax ou quando o número médio de trincas é menor que 4 no caso de soldagem com I max + 10%.

[0149] A Tabela XI mostra a intensidade Imax, o número médio de trincas de LME determinado nas condições de soldagem de Imax ou Imax + 10% e o tamanho máximo das trincas com um tamanho superior a 100 μm.

[0150] Nesta tabela, 16a designa chapas de aço 16 soldadas nas condições a. O mesmo se aplica ao Exemplo 17a (chapa 17 soldada na condição a) e por analogia aos Exemplos 16b e 17b.

[0151] No que diz respeito à soldabilidade a pontos e como mostrado no Exemplo 2 acima, as chapas de acordo com a invenção têm uma baixa sensibilidade LME. Isso significa que com tais aços é possível produzir estruturas que compreendem soldas a pontos por resistência, tais como carrocerias de carros, para as quais a probabilidade do número de trincas nas soldas a pontos por resistência é tal que o valor médio é menor que 6 trincas por solda a ponto por resistência e a probabilidade de ter menos de 10 trincas é de 98%.

[0152] Além disso, como mostrado no exemplo acima, o número de trincas com um tamanho maior que 100 mícrons é altamente reduzido em comparação com as chapas de aço do estado da técnica.

[0153] Em particular, uma estrutura soldada, incluindo solda a pontos por resistência, de pelo menos duas chapas de aço, pode ser produzida ao produzir uma primeira chapa de aço por um método de acordo com a invenção, por exemplo, revestida com Zn ou uma liga de Zn, fornecendo uma segunda chapa de aço com uma composição tal que C + Si/10 < 0,30% e Al > 6 (C + Mn/10) - 2,5%, e soldando a pontos por resistência a primeira chapa de aço à segunda chapa de aço. A segunda chapa de aço pode, por exemplo, ser produzida por um método de acordo com a invenção e pode ser revestida com Zn ou uma liga de Zn.

[0154] Assim, obtém-se uma estrutura soldada com uma baixa sensibilidade LME. Por exemplo, para tal estrutura soldada compreendendo pelo menos dez soldas a pontos por resistência, o número médio de trincas por solda a pontos por resistência é menor que 6.

[0155] Por exemplo, a estrutura soldada pode ser produzida fornecendo a primeira chapa de aço e a segunda chapa de aço, sobrepondo parcialmente a primeira chapa de aço e a segunda chapa de aço, aplicando um esforço compreendido entre 3,5 e 5 kN por meio de eletrodos colocados perpendiculares às chapas sobrepostas e soldagem a pontos por resistência da primeira e da segunda chapas de aço para produzir pelo menos 10 soldas a pontos por resistência, com uma intensidade compreendida entre Imax e 1,1*Imax, sendo Imax a intensidade na qual a expulsão de metal líquido começa a ser observada na soldagem a pontos por resistência de dita primeira chapa de aço revestida à dita segunda chapa de aço.

[0156] Especialmente, se a estrutura soldada for uma estrutura soldada de apenas duas chapas (primeira e segunda chapa de aço), mesmo que as chapas de aço sejam soldadas sob condições severas, especialmente com uma intensidade compreendida entre I max e Imax + 10%, o número médio de trincas nas soldas a pontos por resistência com profundidade acima de 100 mícrons é menor que 0,1. Geralmente, nas dez soldas a pontos por resistência, nenhuma compreende uma trinca com profundidade acima de 100 mícrons.

[0157] Se a estrutura soldada for uma estrutura soldada de três chapas, a terceira chapa com uma composição tal que C + Si/10 < 0,30% e Al > 6 (C + Mn/10) - 2,5%, mesmo que as chapas de aço sejam soldadas sob condições severas, especialmente com uma intensidade compreendida entre Imax e Imax + 10%, o número médio de trincas nas soldas a pontos por resistência com profundidade acima de 100 mícrons é menor que 4. Especialmente, se a intensidade for igual a Imax, o número médio de trincas com profundidade acima de 100 mícrons é menor que 2.

[0158] As chapas de aço soldadas opcionalmente por solda a pontos por resistência, de acordo com a invenção, são utilizadas com proveito para a fabricação de peças estruturais em veículos a motor, uma vez que oferecem alta formabilidade durante o processo de fabricação e alta absorção de energia em caso de colisão. As soldas a pontos por resistência de acordo com a invenção são também utilizadas com proveito para a fabricação de peças estruturais em veículos a motor, uma vez que a eventual iniciação e propagação de trincas localizadas nas zonas soldadas são muito reduzidas.

Claims

1. MÉTODO PARA PRODUZIR UMA CHAPA DE AÇO REVESTIDA com um limite de escoamento de pelo menos 800 MPa, uma resistência à tração de pelo menos 1180 MPa, um alongamento total de acordo com a norma ISO 6892-1 de pelo menos 13% e um índice de expansão do furo HER de acordo com a norma ISO 16630: 2009 de pelo menos 30%, caracterizado pelo método compreender as seguintes etapas sucessivas: - fornecer uma chapa de aço laminada a frio, feita de um aço com uma composição química que contém, em % em peso: 0,15% < C < 0,23% 1,4% < Mn < 2,6%, 0,6% < Si < 1,3% com C + Si/10 < 0,30%, 0,4% < Al < 1,0%, com Al > 6 (C + Mn/10) - 2,5%, 0,010% < Nb < 0,035%, 0,1% < Mo < 0,5%, o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis, - recozer a chapa de aço laminada a frio a uma temperatura de recozimento TA compreendida entre 860 °C e 900 °C, sendo a temperatura de recozimento inferior a Ac3, de modo a obter uma chapa de aço recozida com uma estrutura que consiste em pelo menos 90% de austenita e pelo menos 2% de ferrita intercrítica, - temperar a chapa de aço recozida a partir da temperatura de recozimento TA até uma temperatura de têmpera QT compreendida entre Ms- 10 °C e Ms-60 °C a uma taxa média de resfriamento Vc superior a 30 °C/s, para obter uma chapa temperada, - aquecer a chapa temperada a partir da temperatura de têmpera QT até uma temperatura de partição PT compreendida entre 410 °C e 470 °C e manter a chapa na temperatura de partição PT por um tempo de partição Pt compreendido entre 60 segundos e 130 segundos, - revestir por imersão a quente a chapa de aço em um banho, - resfriar a chapa de aço até a temperatura ambiente, para obter uma chapa de aço revestida com uma microestrutura compreendendo, em fração de área: - entre 45% e 68% de martensita, a martensita consistindo em martensita particionada e martensita fresca, entre 85% e 95% da martensita sendo martensita particionada, a martensita particionada possuindo um teor de C de no máximo 0,45%, - entre 10% e 15% de austenita retida, - entre 2% e 10% de ferrita intercrítica, - entre 20% e 30% de bainita inferior.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela chapa temperada possuir, imediatamente antes do aquecimento até a temperatura de partição PT, uma estrutura que consiste em, em fração de área: - entre 2% e 10% de ferrita intercrítica, - pelo menos 10% de austenita retida, - pelo menos 38% de martensita, e - pelo menos 15% de bainita inferior, - no máximo 5% de ferrita de transformação.

3. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pela etapa de fornecer a chapa de aço laminada a frio compreender: - laminar a quente um semi-produto feito do aço para obter uma chapa de aço laminada a quente, - enrolar a chapa de aço laminada a quente a uma temperatura Tc compreende entre 400 °C e 750 °C, - realizar um recozimento em lote a uma temperatura THBA compreendida entre 500 °C e 700 °C durante um período compreendido entre 2 e 6 dias, - laminar a frio a chapa de aço laminada a quente para obter a chapa de aço laminada a frio.

4. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pela chapa de aço laminada a frio ser mantida à temperatura de recozimento TA por um tempo de recozimento tA compreendido entre 80 segundos e 180 segundos.

5. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pela temperatura de recozimento TA ser de no máximo 880 °C, de modo a obter, após o recozimento, uma chapa de aço recozida com uma estrutura que consiste em pelo menos 90% de austenita e mais de 5% de ferrita intercrítica e em que a microestrutura da chapa de aço revestida compreende mais de 5% de ferrita intercrítica.

6. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pela taxa média de resfriamento Vc entre a temperatura de recozimento TA e a temperatura de têmpera QT ser de pelo menos 50 °C/s, a microestrutura da chapa de aço revestida consistindo em, em fração de área: - entre 45% e 68% de martensita, a martensita consistindo em martensita particionada e martensita fresca, entre 85% e 95% da martensita sendo martensita particionada, a martensita particionada possuindo um teor de C de no máximo 0,45%, - entre 10% e 15% de austenita retida, - entre 2% e 10% de ferrita intercrítica, - entre 20% e 30% de bainita inferior, a chapa de aço revestida possuindo um alongamento total de pelo menos 14%.

7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pela taxa média de resfriamento Vc entre a temperatura de recozimento TA e a temperatura de têmpera QT ser de pelo menos 60 °C/s, o alongamento total ser de pelo menos 14% e a resistência à tração ser de pelo menos 1250 MPa.

8. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por 0,6% < Si <1,0% e 0,7% < Al < 1,0%.

9. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por 0,17% < C < 0,21%.

10. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por 1,9% < Mn < 2,3%.

11. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pela chapa de aço ser revestida com Zn ou uma liga de Zn.

12. PROCESSO PARA PRODUZIR UMA SOLDA A PONTOS POR RESISTÊNCIA de pelo menos duas chapas de aço, caracterizado pelo processo compreender: - produzir uma primeira chapa de aço revestida por um método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, - fornecer uma segunda chapa de aço com uma composição tal que C + Si/10 < 0,30% e Al > 6 (C + Mn/10) - 2,5%, - soldar a pontos por resistência a primeira chapa de aço revestida à segunda chapa de aço.

13. CHAPA DE AÇO REVESTIDA, caracterizada por ser feita de um aço com uma composição química contendo, em % em peso: 0,15% < C < 0,23% 1,4% < Mn < 2,6%, 0,6% < Si < 1,3% com C + Si/10 < 0,30% 0,4% < Al < 1,0%, com Al > 6 (C + Mn/10) - 2,5%, 0,010% < Nb < 0,035%, 0,1% < Mo < 0,5%, o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis, chapa de aço revestida possuindo uma microestrutura compreendendo, em fração de área: - entre 45% e 68% de martensita, a martensita consistindo em martensita particionada e martensita fresca, entre 85% e 95% da martensita sendo martensita particionada, a martensita particionada possuindo um teor de C de no máximo 0,45%, - entre 10% e 15% de austenita retida, - entre 2% e 10% de ferrita intercrítica, - entre 20% e 30% de bainita inferior.

14. CHAPA DE AÇO REVESTIDA, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pela austenita retida possuir um teor médio de C compreendido entre 1,0% e 1,3%.

15. CHAPA DE AÇO REVESTIDA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 14, caracterizada pela microestrutura da chapa de aço revestida compreender mais de 5% de ferrita intercrítica.

16. CHAPA DE AÇO REVESTIDA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 15, caracterizada por 0,6% < Si <1,0% e 0,7% < Al < 1,0%.

17. CHAPA DE AÇO REVESTIDA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 16, caracterizada por 0,17% < C < 0,21%.

18. CHAPA DE AÇO REVESTIDA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 17, caracterizada por 1,9% < Mn < 2,3%.

19. CHAPA DE AÇO REVESTIDA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 18, caracterizada por ter um limite de escoamento de pelo menos 800 MPa, uma resistência à tração de pelo menos 1180 MPa, um alongamento total de acordo com a ISO 6892-1 de pelo menos 13% e um índice de expansão do furo de acordo com a ISO 16630:2009 HER de pelo menos 30%.

20. CHAPA DE AÇO REVESTIDA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 19, caracterizada pela chapa de aço revestida ser revestida com Zn ou uma liga de Zn, em que o revestimento resulta de um revestimento a uma temperatura inferior a 480 °C.

21. CHAPA DE AÇO REVESTIDA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 20, caracterizada pela microestrutura consistir em, em fração de área: - entre 45% e 68% de martensita, a martensita consistindo em martensita particionada e martensita fresca, entre 85% e 95% da martensita sendo martensita particionada, a martensita particionada possuindo um teor de C de no máximo 0,45%, - entre 10% e 15% de austenita retida, - entre 2% e 10% de ferrita intercrítica, - entre 20% e 30% de bainita inferior, - no máximo 5% de ferrita de transformação.

22. CHAPA DE AÇO REVESTIDA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 21, caracterizada pela microestrutura consistir em, em fração de área: - entre 45% e 68% de martensita, a martensita consistindo em martensita particionada e martensita fresca, entre 85% e 95% da martensita sendo martensita particionada, a martensita particionada possuindo um teor de C de no máximo 0,45%, - entre 10% e 15% de austenita retida, - entre 2% e 10% de ferrita intercrítica, - entre 20% e 30% de bainita inferior.

23. ESTRUTURA SOLDADA, caracterizada por compreender pelo menos dez soldas a pontos por resistência de pelo menos uma primeira chapa de aço e uma segunda chapa de aço, em que a primeira chapa de aço é uma chapa de aço revestida conforme definida em qualquer uma das reivindicações 13 a 22, e a segunda chapa de aço tem uma composição tal que C + Si/10 < 0,30% e Al > 6 (C + Mn/10) - 2,5%, e em que o número médio de trincas por solda a pontos por resistência é menor que 6.

24. ESTRUTURA SOLDADA, de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pela segunda chapa de aço ser uma chapa de aço revestida conforme definida em qualquer uma das reivindicações 13 a 22.

25. ESTRUTURA SOLDADA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 a 24, caracterizada pela estrutura soldada ser uma estrutura soldada de duas chapas, consistindo na primeira chapa de aço e na segunda chapa de aço, e o número médio de trincas com profundidade acima de 100 mícrons nas pelo menos dez soldas a pontos por resistência é menor que 0,1.

26. ESTRUTURA SOLDADA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 a 25, caracterizada pela estrutura soldada ser uma estrutura soldada da primeira chapa de aço, da segunda chapa de aço e de uma terceira chapa de aço com uma composição tal que C + Si/10 < 0,30 % e Al > 6 (C + Mn/10) - 2,5%, e em que o número médio de trincas com profundidade acima de 100 mícrons nas pelo menos dez soldas a pontos por resistência é menor que 4.

27. PROCESSO PARA PRODUZIR A ESTRUTURA SOLDADA conforme definida na reivindicação 25, caracterizado por compreender: - fornecer a primeira chapa de aço e a segunda chapa de aço, - sobrepor parcialmente a primeira chapa de aço e a segunda chapa de aço, - aplicar um esforço compreendido entre 3,5 e 5 kN por meio de eletrodos colocados perpendiculares às chapas sobrepostas, - soldar a pontos por resistência a primeira e a segunda chapas de aço para produzir pelo menos 10 soldas a pontos por resistência, com uma intensidade compreendida entre Imax e 1,1*Imax, sendo Imax a intensidade em que a expulsão de metal líquido começa a ser observada na soldagem a pontos por resistência da primeira chapa de aço à segunda chapa de aço.

28. USO DE UMA CHAPA DE AÇO REVESTIDA produzida conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, ou de uma chapa de aço revestida conforme definida em qualquer uma das reivindicações 13 a 22, caracterizado por ser para a fabricação de peças estruturais em veículos a motor.

29. USO DE UMA SOLDA A PONTOS POR RESISTÊNCIA fabricada conforme definido na reivindicação 12, ou de uma estrutura soldada conforme definida em qualquer uma das reivindicações 23 a 26, caracterizado por ser para a fabricação de peças estruturais em veículos a motor.