BR112020007126A2 - folha de aço de alta resistência e método para produzir a mesma - Google Patents

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Fusae Shiimori
Hayato Saito
Nobusuke Kariya
Katsumi Kojima
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Abstract

A presente invenção refere-se a uma folha de aço de alta resistência que tem ductilidade, flexibilidade e resistência à tração excelentes de pelo menos 500 MPa, especificamente uma folha de aço fina de alta resistência que serve para latas e tem uma espessura da folha na faixa de 0,1 a 0,8 mm. Essa folha de aço de alta resistência tem uma composição que contém de 0,03 a 0,15% de C, de 0,01 a 0,05% de Si, mais de 0,6% e no máximo 1,5% de Mn, no máximo 0,025% de P, no máximo 0,02% de S, de 0,01 a 0,10% de Al, de 0,0005 a 0,0100% de N, de 0,005 a 0,020% de Ti, de 0,0005 a 0,0100% de B, e de 0,0050 a 0,0200% de Nb, com o restante que compreende Fe e impurezas inevitáveis, e tem uma estrutura metálica que contém pelo menos 85% de ferrita e de 1 a 10% de martensita na razão da área, em que o tamanho de grão da martensita é de 5 µm ou menos, e a porcentagem de grãos de martensita que tem um tamanho de grão de 2 µm ou menos é de pelo menos 80%.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "FOLHA
DE AÇO DE ALTA RESISTÊNCIA E MÉTODO PARA PRODUZIR A MESMA". CAMPO TÉCNICO
[0001] A presente descrição refere-se a uma folha de aço de alta resistência que apresenta excelente ductilidade e flexibilidade e que é particularmente apropriada para materiais para recipientes, por exem- plo, uma folha de aço de alta resistência que tem uma resistência à tra- ção (TS) de 500 MPa ou mais e a um método para produzir a mesma.
ANTECEDENTES
[0002] Para reduzir custos, o adelgaçamento do metal das folhas das folhas de aço para latas foi recentemente promovido através de re- forço. Especificamente, as folhas de aço finas de alta resistência que apresentam TS de 500 MPa ou mais estão sendo consideradas para uso em latas.
[0003] Quando uma folha de aço é reforçada, a operabilidade nor- malmente é diminuída. Por exemplo, as folhas de aço usadas para os aros precisam ter resistência suficiente para impedir que o aro seja fle- xionado ao abrir a lata e operabilidade suficiente, em particular, flexibili- dade, quando processadas em aros. Além disso, a porção em anel de um aro é tocada pelos dedos ao abrir a tampa, e desse modo precisa ter uma porção flexionada sem enrugamentos. Por outro lado, as folhas de aço usadas nas porções de cobertura das latas de aerossol precisam apresentar resistência suficiente da folha de aço, para garantir resistên- cia à pressão, e operabilidade suficiente, em particular, ductilidade, para formação de um escareador e similares. Portanto, há uma demanda pelo desenvolvimento de uma folha de aço fina de alta resistência que apresente alta resistência e ductilidade e flexibilidade excelentes.
[0004] A fim de atender tal demanda, por exemplo, o documento JP 4235247 B (PTL 1) descreve uma folha de aço fina de alta resistência para fabricação de latas que apresenta uma microestrutura complexa de ferrita e martensita como microestrutura de aço composta principal- mente de ferrita, em que a fração de volume da martensita é de 5% ou mais e de menos de 30%, e a folha de aço é definida em relação ao tamanho de grão da martensita, a espessura de folha do produto, a du- reza da martensita e a dureza de 30 T.
[0005] O documento JP 6048618 B (PTL 2) descreve uma folha de aço que apresenta uma fase de ferrita como fase principal e uma fase de martensita e/ou uma fase de austenita retida como uma fase secun- dária em uma fração de área total de 1,0% ou mais.
LISTA DE CITAÇÕES
LITERATURAS DE PATENTE PTL 1: JP 4235247 B PTL 2: JP 6048618 B
SUMÁRIO PROBLEMA TÉCNICO
[0006] No entanto, é difícil obter uma resistência à tração de 500 MPa ou mais na folha de aço descrita em PTL 1.
[0007] A técnica descrita em PTL 2 apresenta custo elevado porque requer laminação secundária. Além disso, a técnica não pode prover flexibilidade suficiente.
[0008] Desse modo, seria útil a provisão de uma folha de aço de alta resistência que apresente ductilidade e flexibilidade excelentes e TS de 500 MPa ou mais, em particular, uma folha de aço fina de alta resistência que apresente uma espessura da folha de 0,1 mm a 0,8 mm que não gera nenhum enrugamento na porção flexionada no anel de aro da lata quando a folha de aço é usada para latas, e o método para pro- duzir a mesma.
[0009] Tal como aqui utilizado, o termo "folha de aço de alta resis- tência" refere-se a uma folha de aço que apresenta uma resistência à tração (TS) de 500 MPa ou mais. De modo similar, o termo "ductilidade excelente" significa alongamento (EL) de 15% ou mais, o termo "flexibi- lidade excelente" significa que o corpo de prova não apresenta ne- nhuma rachadura na parte externa da porção flexionada do mesmo quando submetido a um teste de flexão de 180%, e a frase "nenhum enrugamento na porção flexionada do mesmo" significa que, quando a folha de aço é processada em um anel de aro, o anel de aro não apre- senta nenhum enrugamento na porção flexionada do mesmo.
SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA
[0010] Os autores da presente invenção fizeram estudos intensivos para resolver o problema indicado acima e, como resultado, descobri- ram que uma folha de aço de alta resistência que apresenta ductilidade e flexibilidade notavelmente excelentes, se comparada com as conven- cionais, e TS de 500 MPa ou mais é obtida com o ajuste dos compo- nentes de aço, das razões de área de ferrita e de martensita na estrutura metálica e do tamanho da martensita. Em particular, os autores da pre- sente invenção descobriram que uma folha de aço de alta resistência que não apresenta nenhum enrugamento na porção flexionada da mesma quando submetida à flexão e que é apropriada para, por exem- plo, produção de aros, é obtida pelo controle da razão de martensita em uma faixa de tamanho predeterminada para que esteja dentro de uma faixa predeterminada. Além disso, os autores da presente invenção des- cobriram que, como condições de produção, o controle estrito da redu- ção da laminação em uma posição final na etapa de laminação a quente, da taxa de aquecimento, da temperatura do recozimento, da taxa de resfriamento após o recozimento em uma etapa de recozimento e do tempo de retenção na temperatura de resfriamento final é apropriado para o ajuste das razões de área de ferrita e de martensita na estrutura metálica e do tamanho da martensita.
[0011] A descrição é baseada nas descobertas acima menciona- das. Especificamente, é apresentado o seguinte.
[0012] [1] Uma folha de aço de alta resistência que compreende uma composição química que contém (consiste em), em % em massa, C: 0,03% ou mais e 0,15% ou menos, Si: 0,01% ou mais e 0,05% ou menos, Mn: mais de 0,6% e 1,5% ou menos, P: 0,025% ou menos, S: 0,02% ou menos, Al: 0,01% ou mais e 0,10% ou menos, N: 0,0005% ou mais e 0,0100% ou menos, Ti: 0,005% ou mais e 0,020% ou menos, B: 0,0005% ou mais e 0,0100% ou menos, e Nb: 0,005% ou mais e 0,020% ou menos com o restante con- sistindo em Fe e impurezas inevitáveis, em que a folha de aço de alta resistência apresenta uma estrutura metálica que compreende, na razão de área, 85% ou mais de ferrita e 1% ou mais e 10% ou menos de martensita, e a martensita apresenta um tamanho de grão de 5% um ou menos, e a razão de martensita que tem um tamanho de grão de 2% um ou menos é de 80% ou mais.
[0013] [2] A folha de aço de alta resistência de acordo com [1], a qual apresenta uma resistência à tração de 500 MPa ou mais.
[0014] [3] A folha de aço de alta resistência de acordo com [1] ou
[2], em que a estrutura metálica compreende, na razão de área, menos de 8% de martensita.
[0015] [4] A folha de aço de alta resistência de acordo com qualquer um dentre [1] a [3], em que a composição química também contém, em % em massa, pelo menos um selecionado do grupo que consiste em Cr: 0,005% ou mais e 0,100% ou menos, Ni: 0,005% ou mais e 0,150% ou menos, e
Mo: 0,005% ou mais e 0,050% ou menos.
[0016] [5] Método para produzir uma folha de aço de alta resistên- cia, e o método compreende: a laminação a quente de uma placa que tem a composição química de acordo com [1] ou [4] com uma tempera- tura de acabamento de laminação a quente de 800ºC ou maior e 950ºC ou menor, uma redução de laminação a uma posição final de 8% ou mais, e uma temperatura de bobinagem de 700ºC ou menor para obter uma folha laminada a quente; a laminação a frio da folha laminada a quente com uma redução de laminação de 80% ou mais para obter uma folha laminada a frio; e a sujeição da folha laminada a frio ao recozi- mento, por meio do que a folha laminada a frio é aquecida a uma taxa de aquecimento média de 2ºC/s ou mais e 35ºC/s ou menos dentro de uma faixa de temperatura de 200ºC a uma temperatura de encharca- mento de 700ºC ou maior e 850ºC ou menor, mantida à temperatura de encharcamento, e então resfriada até uma faixa de temperatura de 200ºC a 450ºC a uma taxa de resfriamento média de 70ºC/s ou mais para obter uma folha recozida.
[0017] [6] Método para produzir uma folha de aço de alta resistência de acordo com [5], o método ainda compreende: a retenção da folha recozida por 300 segundos ou menos a uma temperatura não menor do que 150ºC e não maior do que uma temperatura de resfriamento final do resfriamento.
EFEITOS VANTAJOSOS
[0018] De acordo com a presente descrição, é possível prover uma folha de aço de alta resistência que apresenta TS de 500 MPa ou mais e ductilidade e flexibilidade excelentes. A folha de aço de alta resistência da presente descrição apresenta ductilidade e flexibilidade excelentes e, desse modo, é apropriada como uma folha de aço para latas a ser formada em um formato complicado, tal como uma folha de aço para aros. Além disso, com a aplicação das partes produzidas de acordo com a presente descrição às latas, a resistência elevada e a redução de peso ainda são promovidas e contribuiriam bastante para o desenvolvimento da indústria.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0019] A seguir é explicada a composição química e a faixa apropri- ada de microestrutura da folha de aço de alta resistência de acordo com a presente descrição e as razões para as limitações das mesmas. Na descrição da composição química, "%" representa a "% em massa", a menos que indicado de outra maneira. Além disso, quando a folha de aço tem ductilidade e flexibilidade excelentes, a folha de aço pode ser indicada meramente como tendo uma operabilidade excelente.
C: 0,03% ou mais e 0,15% ou menos
[0020] O C é um elemento que contribui para a resistência e tem o efeito de aumentar a resistência do aço através da dissolução sólida em aço ou a precipitação como carbonetos. Para obter TS de 500 MPa ou mais usando esses efeitos, o teor de C precisa ser de 0,03% ou mais. Por outro lado, o limite superior é de 0,15% porque um teor excessivo de C pode diminuir a ductilidade e a flexibilidade devido a um aumento na resistência e deterioração da soldabilidade. Portanto, o teor de C é ajustado em 0,03% ou mais e 0,15% ou menos, e de preferência em 0,05% ou mais e 0,12% ou menos.
Si: 0,01% ou mais e 0,05% ou menos
[0021] O Si contribui para um alto reforço do aço pelo reforço de uma solução sólida. Para obter esses efeitos, o teor de Si precisa ser de 0,01% ou mais. Por outro lado, um teor de Si de mais de 0,05% pode degradar severamente a resistência à corrosão e as características da superfície. Portanto, o teor de Si é ajustado em 0,01% ou mais e 0,05% ou menos, e de preferência em 0,02% ou mais e 0,03% ou menos.
Mn: mais de 0,6% e 1,5% ou menos
[0022] O Mn forma uma quantidade desejada de martensita para,
desse modo, contribuir para um alto reforço. A fim de obter a resistência pretendida pela presente descrição, o teor de Mn precisa ser maior do que 0,6%. Isto é, quando o teor de Mn é de 0,6% ou menos, a quanti- dade desejada de martensita não pode ser formada e, desse modo, a resistência pretendida não pode ser obtida. Além disso, a extensão do ponto de rendimento que causa a nervura de distensão ocorre e a apa- rência após o processamento pode ser degradada. Por outro lado, um teor de Mn maior do que 1,5% causa a produção excessiva de marten- sita devido a um endurecimento da têmpera aumentado. A produção excessiva de martensita leva a uma deterioração da operabilidade, em particular, da flexibilidade. Portanto, o teor de Mn é ajustado em mais do que 0,6% e 1,5% ou menos, e de preferência em 0,8% ou mais e 1,4% ou menos.
P: 0,025% ou menos
[0023] O P é um elemento que é incluído inevitavelmente no aço e é útil para o reforço do aço. Para obter este efeito, o teor de P é de preferência de 0,001% ou mais. Por outro lado, P deteriora a soldabili- dade e, desse modo, o teor de P é ajustado em 0,025% ou menos, e de preferência 0,020% ou menos.
S: 0,02% ou menos
[0024] O S é incluído inevitavelmente no aço, forma inclusões tais como MnS grosso e diminui significativamente a ductilidade local. Desse modo, o teor de S é ajustado em 0,02% ou menos, e de preferência em 0,015% ou menos. A redução do teor de S abaixo de 0,0001% requer um custo excessivo para o refinamento de aço. Portanto, o limite mais baixo do teor de S é de preferência 0,0001%, e mais de preferência 0,0005% ou mais.
Al: 0,01% ou mais e 0,10% ou menos
[0025] O Al age como um desoxidante. Para obter esse efeito, o teor de Al precisa ser de 0,01% ou mais, e de preferência de 0,03% ou mais.
Por outro lado, a adição de uma grande quantidade de Al resulta em custos de fabricação aumentados. Portanto, o teor de Al é ajustado em 0,01% ou mais e 0,10% ou menos, e de preferência em 0,08% ou me- nos.
N: 0,0005% ou mais e 0,0100% ou menos
[0026] O N se liga com carbonitreto formando elementos tais como o Al para, desse modo, formar precipitados, contribuindo para o au- mento da resistência e para o refinamento de uma microestrutura. Para obter esse efeito, o teor de Al precisa ser de 0,0005% ou mais. Por outro lado, um alto teor de N, maior do que 0,0100%, deteriora a propriedade de antienvelhecimento. Portanto, o teor de N é ajustado em 0,0005% ou mais e em 0,0100% ou menos, e de preferência 0,0010% ou mais e 0,0060% ou menos.
Ti: 0,005% ou mais e 0,020% ou menos
[0027] O Ti, que se liga com N para formar TiN e suprimir a forma- ção de BN, pode produzir suficientemente um efeito de melhorar o en- durecimento de têmpera de B. Para obter esse efeito, o teor de Ti pre- cisa ser de 0,005% ou mais. Por outro lado, a adição de Ti em uma quantidade de 0,020% ou mais diminui a operabilidade devido a um au- mento na resistência. Portanto, o teor de Ti é ajustado em 0,005% ou mais e em 0,020% ou menos, e de preferência em 0,005% ou mais e 0,015% ou menos.
B: 0,0005% ou mais e 0,0100% ou menos
[0028] O B aumenta o endurecimento de têmpera e suprime a for- mação de ferrita que ocorre durante o resfriamento em um processo de recozimento, contribuindo desse modo para obter a martensita dese- jada. Para obter esse efeito, o teor de B precisa ser de 0,0005% ou mais. Por outro lado, um alto teor de B maior do que 0,0100% satura o efeito. Portanto, o teor de B é ajustado em 0,0005% ou mais e em 0,0100% ou menos, e de preferência em 0,001% ou mais e em 0,0080% ou menos.
Nb: 0,005% ou mais e 0,020% ou menos
[0029] O Nb, que tem um efeito de formar grãos de cristal mais finos para, desse modo, distribuir de modo fino a martensita, é um dos ele- mentos adicionais importantes na presente descrição. Para obter esse efeito, o teor de Nb precisa ser de 0,005% ou mais. Por outro lado, um alto teor de Nb maior do que 0,020% diminui a ductilidade devido a um aumento na resistência. Portanto, o teor de Nb é ajustado em 0,005% ou mais e em 0,020% ou menos, e de preferência em 0,008% ou mais e em 0,018% ou menos.
[0030] Os elementos componentes acima são essenciais e o res- tante, com exceção do apresentado acima, consiste em Fe e impurezas inevitáveis.
[0031] Deve ser observado que os componentes, com exceção dos apresentados acima, podem estar contidos sem danificar os efeitos da presente descrição. Isto é, a folha de aço da presente descrição pode obter as propriedades pretendidas usando os elementos essenciais in- dicados acima, mas, além dos elementos essenciais, os elementos a seguir também podem estar contidos, tal como necessário: pelo menos um selecionado do grupo que consiste em: Cr: 0,005% ou mais e 0,100% ou menos, Ni: 0,005% ou mais e 0,150% ou menos, e Mo: 0,005% ou mais e 0,050% ou menos.
[0032] Cr, Ni e Mo têm um efeito de melhorar o endurecimento de têmpera e, desse modo, são úteis como elemento de reforço do aço. Para exibir de modo eficaz tal efeito, cada um dentre Cr, Ni e Mo é con- tido de preferência em uma quantidade de 0,005% ou mais. Por outro lado, Cr, Ni e Mo são elementos caros, e a adição dos mesmos além dos limites superiores não aumentam o efeito. Portanto, é preferível que o teor de Cr seja de 0,100% ou menos, o teor de Ni seja de 0,150% ou menos e o teor de Mo seja de 0,050% ou menos. Por conseguinte, Cr: 0,005% ou mais e 0,100% ou menos, Ni: 0,005% ou mais e 0,150% ou menos, e Mo: 0,005% ou mais e 0,050% ou menos são preferíveis.
[0033] Em seguida, a estrutura metálica, que é um requisito impor- tante da folha de aço de alta resistência da presente descrição, é des- crita. Tal como aqui utilizado, o termo "razão de área" representa uma razão de área em relação a toda a microestrutura de uma folha de aço.
Razão de área da ferrita: 85% ou mais
[0034] A ferrita é formada durante o resfriamento, após o recozi- mento, e contribui para a melhoria da ductilidade do aço. Quando a ra- zão de área da ferrita é menor do que 85%, é difícil garantir a ductilidade desejada. Portanto, a razão de área da ferrita é ajustada em 85% ou mais, e de preferência em 90% ou mais.
Razão de área da Martensita: 1% ou mais e 10% ou menos
[0035] Nesta descrição, para garantir a resistência, a martensita é parcialmente inserida na microestrutura. No entanto, quando a razão de área da martensita é mais do que 10%, a resistência aumenta para, as- sim, diminuir a ductilidade, e, desse modo, a operabilidade não pode ser garantida. Por outro lado, quando a razão de área da martensita é me- nos do que 1%, a resistência desejada não pode ser obtida. Portanto, a razão de área da martensita é ajustada em 1% ou mais e em 10% ou menos. Para garantir um equilíbrio favorável entre a resistência e o alon- gamento, a razão de área da martensita é de preferência menos do que 8%. A razão de área da martensita pode ser medida usando o método descrito nos exemplos a seguir.
[0036] Na estrutura metálica, o resíduo, que inclui a ferrita e a mar- tensita, não é particularmente limitado. Por exemplo, o resíduo também pode incluir a austenita retida, a cementita, a perlita, a bainita e simila- res.
Tamanho de grão da Martensita: 5% Jum ou menos
[0037] Embora a martensita seja uma microestrutura que afeta a re-
sistência de uma folha de aço, são gerados espaços vazios que se ori- ginam da interface entre a martensita e a ferrita durante a deformação por flexão, e eles agem como pontos iniciais das rachaduras. Portanto, é importante controlar corretamente o tamanho de grão da martensita. Quando o tamanho de grão da martensita é mais do que 5 um, a flexi- bilidade desejada não pode ser obtida. Tal como aqui utilizada, a frase "a martensita tem um tamanho de grão de 5 um ou menos" significa que a martensita que tem um tamanho de grão mais do que 5 um não é observada em uma localização observada aleatoriamente selecionada em uma folha de aço.
Martensita com um tamanho de grão de 2 um ou menos: 80% ou mais de toda a martensita
[0038] Além disso, ao dispersar finamente a martensita, a concen- tração da tensão pode ser relaxada na interface entre a martensita e a ferrita, suprimindo desse modo a geração de rachaduras e conferindo flexibilidade excelente, e os enrugamentos podem ser suprimidos em uma porção flexionada, tal como um anel de aro, formado por uma fle- xão acentuada. Quando a razão de martensita que tem um tamanho de grão de 2 um ou menos em toda a martensita é menor do que 80%, os enrugamentos são gerados na porção flexionada do anel de aro. Para obter esse efeito, a razão de martensita que tem um tamanho de grão de 2 um ou menos em toda a martensita precisa ser de 80% ou mais.
[0039] Portanto, o tamanho de grão de martensita é ajustado em 5 Um ou menos e a razão de martensita que tem um tamanho de grão de 2 um ou menos em toda a martensita é ajustada em 80% ou mais.
[0040] O método para produzir uma folha de aço de alta resistência de acordo com a presente descrição compreende: laminação a quente de uma placa com a composição química indicada acima com uma tem- peratura de acabamento de laminação a quente de 800ºC ou maior e de 950ºC ou menor, redução de laminação em uma posição final de 8%
ou mais, e uma temperatura de bobinagem de 700ºC ou menor para obter uma folha de aço; e então laminação a frio da folha de aço com uma redução de laminação de 80% ou mais, aquecimento da folha de aço a uma taxa de aquecimento média de 2ºC/s ou mais e 35ºC/s ou menos dentro de uma faixa de temperatura de 200ºC a uma temperatura de encharcamento de 700ºC ou maior e de 850ºC ou menor, retenção da folha de aço a temperatura de encharcamento, e então resfriamento da folha de aço a uma faixa de temperatura de 200ºC a 450ºC a uma taxa de resfriamento média de 70ºC/s ou mais. Opcionalmente, o mé- todo também pode compreender a retenção da folha de aço a tempera- tura de resfriamento final por 300 segundos ou menos. Temperatura de acabamento da laminação a quente: 800ºC ou mais e 950ºC ou menos
[0041] Quando a temperatura de acabamento de laminação a quente da laminação quente é mais alta do que 950ºC, uma vez que a microestrutura, depois da laminação a quente, fica grossa, é difícil obter uma martensita fina no recozimento subsequente. Além disso, quando a temperatura de acabamento da laminação a quente é menor do que 800ºC, a laminação é realizada em uma região de fase dupla da ferrita e da austenita e as partículas grossas são formadas na camada de su- perfície da folha de aço. Desse modo, torna-se difícil obter a martensita fino no recozimento subsequente. Portanto, a temperatura de acaba- mento da laminação a quente é ajustada em 800ºC ou maior e em 950ºC ou menor, e de preferência em 850ºC ou maior e em 920ºC ou menor.
Redução da laminação em uma posição final de 8% ou mais
[0042] A redução da laminação em uma posição final na etapa de laminação a quente é ajustada em 8% ou mais. Quando a redução da laminação em uma posição final é menos do que 8%, o tamanho de grão da martensita após o recozimento se torna mais do que 5 um, e desse modo a flexibilidade desejada não pode ser obtida. Além disso, uma fra- ção de volume desejada de martensita não pode ser obtida após o re- cozimento, e a ductilidade é diminuída. Portanto, a redução da lamina- ção em uma posição final é ajustada para que seja de 8% ou mais, e de preferência de 10% ou mais. O limite superior aplicado à redução da laminação em uma posição final é ajustado de preferência em 15% ou menos, do ponto de vista da carga da laminação.
Temperatura de bobinagem: 700ºC ou menor
[0043] Quando a temperatura de bobinagem é maior do que 700ºC, os grãos de cristal ficam mais grossos durante a bobinagem e a marten- sita fina não pode ser obtida durante o recozimento. Portanto, a tempe- ratura de bobinagem é ajustada em 700ºC ou menor, e de preferência em 450ºC ou maior e em 650ºC ou menor.
Redução da laminação na laminação frio: 80% ou mais
[0044] Ao ajustar a redução de laminação na laminação a frio em 80% ou mais, os grãos de cristal após a laminação frio tornam-se muito finos. Desse modo, os grãos de cristal tornam-se muito finos durante o recozimento, tornando possível formar uma martensita fina durante o resfriamento após o recozimento. Para obter esse efeito, a redução da laminação precisa ser de 80% ou mais. Por outro lado, quando a redu- ção da laminação é mais do que 95%, a carga de laminação aumenta significativamente e uma carga alta é aplicada ao laminador. Portanto, a redução da laminação é de preferência de 95% ou menos.
Taxa de aquecimento média de 2ºC/s ou mais e de 35ºC/s ou menos dentro de uma faixa de temperatura de 200ºC até a tempera- tura de encharcamento
[0045] Quando a taxa de aquecimento média é menos do que 2ºC/s dentro de uma faixa de temperatura de 200ºC até a temperatura de en- charcamento, a razão de martensita com um tamanho de grão de 2 um ou menos em toda a martensita é menos do que 80%, e os enrugamen- tos são gerados na porção flexionada, tal como um anel de aro, formado por flexão acentuada. Além disso, uma fração de volume desejada de martensita não pode ser obtida, diminuindo a ductilidade. Quando a taxa de aquecimento média até a temperatura de encharcamento é mais do que 35ºC/s, uma grande quantidade de microestruturas não recristali- zadas permanece durante o recozimento em uma temperatura de reco- zimento de 700ºC ou maior e de 850ºC ou menor, tensões não unifor- mes são aplicadas a uma folha de aço durante o processamento para deteriorar a flexibilidade e enrugamentos são gerados na porção flexio- nada, tal como um anel de aro, que é submetido à flexão acentuada. Portanto, a taxa de aquecimento média até a temperatura de encharca- mento é ajustada em 2ºC/s ou mais e em 35ºC/s ou menos. A taxa de aquecimento média até a temperatura de encharcamento é ajustada de preferência em 3ºC/s ou mais e em 25ºC/s ou menos.
Temperatura de recozimento: 700ºC ou maior e 850ºC ou menor
[0046] Quando a temperatura de recozimento é menor do que 700ºC, a quantidade desejada de martensita não pode ser obtida, dimi- nuindo a resistência. Por outro lado, quando a temperatura de recozi- mento é maior do que 850ºC, grãos de cristal grossos são formados durante o recozimento e o tamanho de grão de martensita máximo torna-se grande, deteriorando a flexibilidade. Portanto, a temperatura de recozimento é ajustada em 700ºC ou maior e em 850ºC ou menor, e de preferência em 750ºC ou maior e em 820ºC ou menor.
Taxa de resfriamento média: 70ºC/s ou mais
[0047] Quando a taxa de resfriamento média é menor do que 70ºC/s, a formação de martensita é suprimida durante o resfriamento e a quantidade desejada de martensita não pode ser obtida, diminuindo a resistência. Portanto, a taxa de resfriamento média é ajustada em
70ºC/s ou mais, e de preferência em 80ºC/s ou mais e em 250ºC/s ou menos. O resfriamento pode ser realizado empregando um ou dois ou mais em uma combinação selecionada dentre resfriamento a gás, res- friamento no próprio forno, resfriamento por vapor, resfriamento dos ci- lindros, resfriamento por água e similares.
Temperatura de resfriamento final: 200ºC ou maior e 450ºC ou menor
[0048] Com o ajuste da temperatura de resfriamento final após o recozimento em 450ºC ou menor, a transformação da martensita ocorre e a quantidade desejada de martensita pode ser obtida. Por outro lado, mesmo se a temperatura de resfriamento final for ajustada para menos do que 200ºC, a quantidade de martensita formada não muda, mas há um custo de resfriamento muito alto. Portanto, a temperatura de resfria- mento final após o recozimento é ajustada em 200ºC ou maior e em 450ºC ou menor.
[0049] Opcionalmente, o método também pode compreender a re- tenção da folha de aço em uma faixa de temperatura da temperatura de resfriamento final a 150ºC por 300 segundos ou menos.
Tempo de retenção em uma faixa de temperatura da tempe- ratura de resfriamento final a 150ºC: 300 segundos ou menos
[0050] Quando o tempo de retenção na faixa de temperatura da temperatura de resfriamento final a 150ºC é mais do que 300 segundos, o revenido de martensita é gerado durante a retenção, e a quantidade desejada de martensita não pode ser obtida, diminuindo a resistência. Além disso, na presente descrição, embora a folha de aço possa ser submetida a um resfriamento moderado sem a retenção, o alongamento pode ser melhorado realizando a retenção. Portanto, o tempo de reten- ção em uma faixa de temperatura da temperatura de resfriamento final a 150ºC é ajustado em 1 segundo ou mais e em 300 segundos ou me-
nos. Uma temperatura de retenção mais baixa do que 150ºC não é pre- ferível porque o efeito de melhoria do alongamento não pode ser obtido.
[0051] Dessa maneira, é produzida a folha de aço de alta resistên- cia de acordo com a presente descrição.
EXEMPLOS
[0052] A ação e o efeito de uma folha de aço de alta resistência de acordo com a presente descrição e o método para produzir a mesma são descritos abaixo em referência aos exemplos a seguir.
[0053] As amostras de aço com as composições químicas listadas na Tabela 1 foram obtidas pela fabricação do aço a fim de produzir pla- cas de barras de folhas com uma espessura de folha de 20 mm das amostras de aço. Essas placas de barras de folhas foram submetidas à laminação a quente sob as condições listadas na Tabela 2. As folhas laminadas a quente obtidas foram submetidas à decapagem com ácido clorídrico e à laminação a frio com as razões de laminação listadas na Tabela 2 para produzir as folhas de aço laminadas a frio com uma es- pessura de folha de 0,2 mm. Deve ser notado que na ID da amostra de aço “O” listada na Tabela 1, Ti: 0,001%, B: 0,0001% e Nb: 0,001% foram inevitavelmente incluídos.
[0054] Em seguida, as folhas de aço laminadas a frio foram subme- tidas a aquecimento, a recozimento e retenção, a resfriamento e a re- tenção após o resfriamento final sob as condições de tratamento térmico listadas na Tabela 2 para obter o produto folhas de aço. A retenção após o resfriamento final foi realizada em uma faixa de temperatura da tem- peratura de resfriamento final a 150ºC.
TABELA 1 a Joss fooz Tras Jos for foro focar focos fonosa foots | = ls foss Toos Tras foos fooiz fosrm focar fosor fosost foot de le ors Joos 125 Joao fooia fora fonoas foco fones foot (= 1 lp fes oo Josi Tooa focos fooss focos fonts focam fomos = le ess foos Toso Too fooiz fosse focos fosrts focos foco de
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IN fone focos Togo Toos foot foora focots focos foco foco = lo foro focos Toso Ton fooir fosse focar fosor focos foot de e ons TJoos Taz Too foot foost focots foco fones fomos = la foss Too 121 on fooia fosss focar fostz foco food e Roo foos 133 Joors focas fosse —fonogs focos fonte fomos (= 1
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TABELA 2 Condições | Condições de Tratamento Térmico Condições da Laminação a Quente da Lamina- 'D d ção a Frio a T. 2 Amostra | Temperatura | Temperatura 2 Tempera- = Taxa de | Tempera- aa Tempera- Tempo Observação No. . - . | Redução da la- Redução da ; de res- de Aço |de aqueci- [de aplicação - tura de bo- = aqueci- |tura de en- |. tura de res- | de reten- ; minação na po- laminação fria- 3 | os mento da | do finalizador sição final (%) binagem (9) mento charca- mento friamento fi- |ção (se- placa (ºC) (Co) à * (o) ” (ºC/s) |mento (ºC) Cs) nal (ºC) gundos) mo fo fe e JT e ms Ts ss fee o fo fio eso a Ts ro a Tso o emo o fo fio eso a o ro ao Tas ss feemmo Ee eo o a e ao E ro oo fa so Bem e e e a e Tao a ro o a so Bem = [5 fe eo o o e ao a ro ao as so memo Fr e so a Ts rs ao rs o memo NS E fe eso e a e as Ts a ao ao so memo [5 Te fo e a e as 5 a ao ao o Bem o fo fr se a a a a Tao a ee o fo fm fe ae a e a Tso a emo o fo fe fe ae a e a Tso a emo o ff se as as 750 ao Tas Tao feemo E e a o ss as as ro ao faso so memo o fe fe se as a 7 a Tso so ee ao so fr fo as a ro ao faso 50 memo comparaivo ao sofro faso as so 70 ao faso 30 memo comparaivo E q o io isso as o ro ao 550 1156 exemplo conparaivo e o oo o ss a 5 ro ao 550 1300 exemplo comparaivo [2 To TB o so a rm rs faso eo — Teen conparaivo
Condições | Condições de Tratamento Térmico Condições da Laminação a Quente da Lamina- PD ad ção a Frio a Taxa Observação Amostra | Temperatura | Temperatura 2 Tempera- z Taxa de | Tempera- Tempera- Tempo No. - . | Redução da la- Redução da ; de res- de Aço |de aqueci- | de aplicação = tura de bo- = aqueci- [tura de en- |. tura de res- | de reten- : minação na po- laminação fria- 3 os mento da | do finalizador| . binagem mento charca- friamento fi- ção (se- o, o sição final (%) e (%) o o mento e, placa (ºC) (ºC) (ºC) (ºC/s) mento (ºC) (Cs) nal (ºC) gundos) EF RR TR rs e e rm e Ts so een comaao Bda nm eo a eso Tas is ms oo 300 30 exemplo comparatvo BRO o ao fa esa Tas rs e ro ao eo exemplo comparatvo 200 ao fosse Tao as e ro 450 eo exemplo comparatvo ao fasso ar as e ro 450 150 exemplo comparatvo 20 ao fe sao fe a ro eo 250 150 exemplo comparatvo 20 ao fo ese Tao o fa eo ao ao exempocomparaivo | = 20 ro fo fes Tao o ro eo ao ao exemplo comparaivo | S 20 ao fo fe Tao o ro eo faso ao exemplo comparaivo | P Bode eo eo o ro eo ao ro eo ao 30 exemplo comparatvo Be eo eo a eso Tso ao ro eo ao 30 exemplo comparativo Bee eo eo a eso Tao ao eso eo 350 30 exemplo comparativo Be eo eo im eso Tao as eso eo 350 30 exemplo comparatvo 20 ao fe fe Tor as ro ro ao 30 exemplo comparatvo 20 ao fe fe or is ro eo eo 30 exemplo comparatvo 250 ao fa fe ar is ro eo a60 fe00 exemplo comparatvo Bob eo eo o eso ao o ro eo so o exemplo comparatvo 20 eo a so To A ro so ao 30 exemplo comparatvo
[0055] A microestrutura e as propriedades mecânicas do produto folhas de aço obtidas tal como indicado acima foram examinadas con- forme abaixo. Os resultados obtidos são listados na Tabela 3.
[0056] A razão de área de cada microestrutura em toda a microes- trutura foi analisada por causticação com natal de uma superfície em uma seção transversal ao longo da direção de laminação em uma posi- ção de 1/2 da espessura da folha e então observação da superfície com uma microscopia eletrônica de varredura (SEM). A observação foi reali- zada em cinco campos selecionados aleatoriamente. A área ocupada por cada microestrutura presente em uma área quadrada ajustada arbi- trariamente com um tamanho de 50 um x 50 um foi determinada por binarização de uma micrografia seccional com ampliações de 2000 ve- zes usando um software de análise de imagem (Photoshop, disponível junto a Adobe Systems Co., Ltd.) e a média das áreas de ocupação de cada microestrutura nos cinco campos foi calculada como a razão de área de cada microestrutura.
[0057] Uma região branca com uma superfície relativamente lisa e observada como apresentando um formato maciço foi considerada como a martensita, e a razão de área dessa região foi definida como a razão de área da martensita. Para o tamanho de grão da martensita, os diâmetros circulares equivalentes foram calculados da área de ocupa- ção da martensita e um diâmetro circular equivalente máximo foi deter- minado para cada campo de observação. Um dos diâmetros circulares equivalentes que foi o maior dos cinco campos de observação selecio- nados aleatoriamente foi definido como o tamanho de grão da marten- sita. A razão de martensita com um diâmetro de 2 um ou menos em toda a martensita foi determinada pela determinação da razão do número de martensita com um diâmetro circular equivalente de 2 um ou menos em relação ao número total de martensita em cada campo de observação e pelo cálculo da média das razões para os cinco campos de observação selecionados aleatoriamente.
[0058] Uma região escura observada como tendo um formato ma- ciço e não incluindo nenhuma martensita foi considerada como a ferrita e a razão de área dessa região foi definida como a razão de área da ferrita. Propriedades Mecânicas
[0059] As propriedades mecânicas (resistência à tração TS e alon- gamento EL) foram avaliadas com a realização de um teste de tração de acordo com a norma JIS Z2241 usando os corpos de prova nº 5 pre- parados de acordo com a norma JIS Z2241, de tal modo que a direção longitudinal (direção de tração) estava paralela à direção de laminação. Teste de Flexão
[0060] A flexibilidade foi avaliada com a realização de um teste de flexão de 180º de acordo com a norma JIS Z 2248 usando os corpos de prova nº 3 preparados de acordo com a norma JIS Z2248. A distância entre as partes de extremidade de cada folha durante a flexão foi duas vezes a espessura da folha. Para a avaliação, depois que cada corpo de prova foi retirado de um dispositivo de flexão, a parte externa da por- ção flexionada foi observada usando uma lupa de dez ampliações. Quando a porção flexionada não apresentou nenhuma rachadura, o corpo de prova foi considerado como tendo flexibilidade excelente (fle- xibilidade: "boa"), e quando a porção flexionada apresentou uma racha- dura, o corpo de prova foi considerado como tendo uma flexibilidade ruim (flexibilidade: "ruim"). Operabilidade do anel de aro
[0061] Um aro foi feito mediante a coleta de um esboço de tira de cada folha de aço e a submissão do esboço a flexão, seguida por torci- mento. O aro feito desse modo foi observado usando uma microscopia estereoscópica em quatro posições na direção circunferencial da ponta flexionada da porção em anel do mesmo a fim de verificar a presença ou a ausência de enrugamentos. Um aro que não apresentou nenhum enrugamento em todas as quatro posições na direção circunferencial foi considerado como "aprovado", e um aro que apresentou um enruga- mento em qualquer posição na direção circunferencial foi considerado como "reprovado".
[0062] Foi descoberto que as folhas de aço dos Exemplos apresen- taram TS de 500 MPa ou mais, EL de 15% ou mais e flexibilidade exce- lente, e as porções flexionadas, tais como os anéis de aro, feitos com as folhas de aço, com flexão acentuada, não apresentaram nenhum en- rugamento. Por outro lado, pode ser visto na seção de EXEMPLO que as folhas de aço dos Exemplos Comparativos, fora do âmbito da pre- sente descrição, foram insatisfatórias em termos de pelo menos um den- tre TS, EL e flexibilidade, e sua ductilidade ou flexibilidade foram signi- ficativamente inferiores às folhas de aço de acordo com a presente des- crição. Além disso, algumas dessas folhas de aço apresentaram enru- gamentos nas porções flexionadas obtidas por flexão acentuada.
TABELA 3 grão máximo da | 2 um ou me- EL (%) Avaliação | Observação trade Aço — | da Ferrita (%) Martensita (%) (MPa) de 180º |ção em anel Martensita (um) | nos (%) de Ra a as oe anota iss — one Y
Tamanho de |Martensita de ID da Amos- | Razão de área [Razão de área da || | TS Flexão |Flexãoda por- grão máximo da | 2 um ou me- EL (%) Avaliação | Observação trade Aço — | da Ferrita (%) Martensita (%) (MPa) de 180º |ção em anel

Claims (6)

REIVINDICAÇÕES
1. Folha de aço de alta resistência, caracterizada pelo fato de que compreende uma composição química que contém, em % em massa: C: 0,03% ou mais e 0,15% ou menos, Si: 0,01% ou mais e 0,05% ou menos, Mn: mais de 0,6% e 1,5% ou menos, P: 0,025% ou menos, S: 0,02% ou menos, Al: 0,01% ou mais e 0,10% ou menos, N: 0,0005% ou mais e 0,0100% ou menos, Ti: 0,005% ou mais e 0,020% ou menos, B: 0,0005% ou mais e 0,0100% ou menos, e Nb: 0,005% ou mais e 0,020% ou menos com o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis, em que a folha de aço de alta resistência tem uma estrutura metálica que compreende, na razão da área, 85% ou mais de ferrita e 1% ou mais e 10% ou menos de martensita, a martensita tem um tamanho de grão de 5 um ou menos, e uma razão de martensita que tem um tama- nho de grão de 2 um ou menos é de 80% ou mais.
2. Folha de aço de alta resistência de acordo com a reivindi- cação 1, caracterizada pelo fato de que tem uma resistência à tração de 500 MPa ou mais.
3. Folha de aço de alta resistência de acordo com a reivindi- cação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a estrutura metálica com- preende, em razão da área, menos de 8% de martensita.
4. Folha de aço de alta resistência de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a compo- sição química também contém, em % em massa, pelo menos um ele- mento selecionado do grupo que consiste em
Cr: 0,005% ou mais e 0,100% ou menos, Ni: 0,005% ou mais e 0,150% ou menos, e Mo: 0,005% ou mais e 0,050% ou menos.
5. Método para produzir uma folha de aço de alta resistência, caracterizado pelo fato de que compreende: a laminação a quente de uma placa que tem a composição química como definida na reivindicação 1 ou 4 com uma temperatura de acabamento de laminação a quente de 800ºC ou maior e 950ºC ou me- nor, uma redução de laminação a uma posição final de 8% ou mais, e uma temperatura de bobinagem de 700ºC ou menor para obter uma fo- lha laminada a quente; a laminação a frio da folha laminada a quente com uma re- dução de laminação de 80% ou mais para obter uma folha laminada a frio; e a sujeição da folha laminada a frio ao recozimento, por meio do que a folha laminada a frio é aquecida a uma taxa de aquecimento média de 2ºC/s ou mais e 35ºC/s ou menos dentro de uma faixa de temperatura de 200ºC a uma temperatura de encharcamento de 700ºC ou maior e 850ºC ou menor, mantida à temperatura de encharcamento, e então resfriada até uma faixa de temperatura de 200ºC a 450ºC a uma taxa de resfriamento média de 70ºC/s ou mais para obter uma folha re- cozida.
6. Método para produzir uma folha de aço de alta resistência de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que também compreende: a retenção da folha recozida por 300 segundos ou menos a uma temperatura não menor do que 150ºC e não maior do que uma temperatura de resfriamento final do resfriamento.
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