BR112020008145B1 - Chapa de aço tratada por calor e laminada a frio, métodos para fabricar uma chapa de aço, uso de uma chapa de aço e veículo - Google Patents

Abstract

A presente invenção se refere a uma chapa de aço laminada a frio e tratada por calor, sendo que o aço compreende, em porcentagem em peso, 0,18% = carbono = 0,24%, 1,5% = manganês = 2,5%, 1,2% = silício = 2%, 0,01% = alumínio =0,06%, 0,2%= cromo = 0,5%, fósforo = 0,02%, enxofre = 0,03%, e opcionalmente um ou mais dentre os seguintes elementos nióbio = 0,06%, titânio = 0,08%, vanádio =0,1%, cálcio = 0,005% e o saldo inclui ferro e impurezas inevitáveis, em que a chapa de aço tem uma microestrutura que compreende 0% a 15% de martensita temperada, 10% a 15% de austenita residual e opcionalmente até 30% de ferrita em frações de área, o saldo é bainita, sendo que o teor de bainita é pelo menos 55% e tem uma camada de óxido interno de 3 mícrons ou menos em ambas as superfícies da dita chapa de aço. A invenção também se refere a um método de fabricação e ao uso de tal grau para produzir partes de veículo.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a chapa de aço laminada a frio e tratada por calor que é adequada para uso como uma chapa de aço para veículos.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] As partes automotivas são necessárias para atender a duas necessidades inconsistentes, a saber, facilidade de formação e resistência, porém nos recentes anos surgiu, também, uma terceira exigência de aprimoramento em consumo de combustível em automóveis tendo em vista as preocupações ambientais globais. Desse modo, atualmente, as partes automotivas precisam ser produzidas a partir de um material que tenha alta capacidade de formação para atender aos critérios de facilidade de ajuste no conjunto intricado do automóvel e, também, aprimorar a resistência do veículo resistência à colisão e durabilidade ao mesmo tempo que reduz peso do veículo para aprimorar a eficiência de combustível.

[003] Portanto, tentativas intensas de Pesquisa e de Desenvolvimento são feitas para reduzir a quantidade de material utilizada em um carro aumentando-se a resistência do material. Em contrapartida, um aumento na resistência de chapas de aço diminui a capacidade de formação e, então, o desenvolvimento de materiais que tenham tanto alta resistência quanto alta capacidade de formação é necessário.

[004] Pesquisas e desenvolvimentos no estado da técnica no campo de chapas de aço de alta resistibilidade e alta capacidade de formação resultaram em diversos métodos para produzir chapas de aço de alta resistibilidade e alta capacidade de formação, dentre os quais alguns são enumerados no presente documento a título de reconhecimento conclusivo da presente invenção.

[005] O documento n° U.S. 9 074 272 descreve aços que têm a composição química: 0,1 a 0,28% de C, 1,0 a 2,0% de Si, 1,0 a 3,0% de Mn, em que o restante consiste em ferro e nas impurezas inevitáveis. A microestrutura inclui austenita residual entre 5 a 20%, ferrita bainítica 40 a 65%, ferrita poligonal 30 a 50% e menos de 5% de martensita. O documento n° U.S. 9 074 272 se refere a uma chapa de aço laminada a frio com alongamento excelente, porém a invenção descrita no mesmo não alcança a resistência de 900 MPa, o que é mandatório para reduzir o peso ao mesmo tempo que mantém robusta a parte complexa do automóvel.

[006] O documento n° U.S. 2015/0152533 revela um método para produzir um aço de alta resistência que contém C: 0,12 a 0,18%, Si: 0,05 a 0,2%, Mn: 1,9 a 2,2%, Al: 0,2 a 0,5%, Cr: 0,05 a 0,2%, Nb: 0,01 a 0,06%, P: ^0,02%, S: ^0,003%, N: ^0,008%, Mo: ^0,1%, B: ^0,0007%, Ti: ^0,01%, Ni: ^0,1%, Cu: ^0,1% e, como restante, ferro e impurezas inevitáveis. A chapa de aço produzida pelo método descrito no pedido de patente n° US2015/0152533 deve ter uma microestrutura que consiste em 50 a 90% em volume de ferrita, incluindo ferrita bainítica, 5 a 40% em volume de martensita, até 15% em volume de austenita residual e até 10% em volume de outros constituintes estruturais. Embora o documento n° US2015/0152533 contenha uma quantidade substancial de martensita (isto é, até 40%), o mesmo ainda não alcança o nível de resistência à tração de 900 MPa.

[007] O documento n° U.S. 2014/170439 fornece uma chapa de aço laminada a frio. A chapa de aço tem uma resistibilidade superior a 1.000 MPa, um alongamento uniforme maior que 12% e uma flexibilidade em V superior a 90°. A composição da chapa de aço inclui, expressa em porcentagem em peso, 0,15%^C^0,25%, 1,8%^Mn^3,0%, 1,2%^Si^2%, 0%^Al^0,10%, 0%≦Cr≦0,50%, 0%≦Cu≦1%, 0%≦Ni≦1%, 0%≦S≦0,005%, 0%≦P≦0,020%, Nb≦0,015%, Ti≦0,020%, V≦0,015%, Co≦1%, N≦0,008%, B≦0,001% por meio de quê Mn+Ni+Cu≦3%. O restante da composição consiste em ferro e impurezas inevitáveis resultantes do processamento. A microestrutura inclui, em porcentagem de área, 5 a 20% de ferrita poligonal, 10 a 15% de austenita residual, 5 a 15% de martensita e um saldo de bainita. A bainita está na forma de ripas e inclui carbetos entre as ripas. Um número N de carbetos entre as ripas superior a 0,1 micrômetros por unidade de área de superfície é inferior ou igual a 50.000/mm2. Um método de fabricação e um veículo de motor também são fornecidos. No entanto, o documento n° U.S. 2014/170439 não menciona a capacidade de fosfatação do aço.

[008] O estado da técnica conhecido se referiu à fabricação de chapas de aço de alta resistência e alta capacidade de formação apresenta uma ou a outra desvantagem, logo, há uma necessidade de uma chapa de aço laminada a frio que tenha resistibilidade superior a 1.000 MPa e um método para fabricar a mesma.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[009] O propósito da presente invenção é solucionar esses problemas disponibilizando-se chapas de aço laminadas a frio que têm simultaneamente: - uma resistência à tração final superior ou igual a 1.000 MPa e, de preferência, acima de 1.180 MPa ou, até mesmo, acima de 1.220 MPa, e - uma capacidade de fosfatação satisfatória com pelo menos 96% da superfície.

[010] Em uma realização preferencial, a chapa de aço, de acordo com a invenção pode ter um valor de limite de elasticidade superior ou acima de 700 MPa.

[011] De preferência, tal aço também pode ser adequado para formação, em particular, para laminação com capacidade de solda e capacidade de revestimento satisfatórias.

[012] Outro objetivo da presente invenção é, também, fornecer um método para a fabricação dessas chapas que seja compatível com aplicações industriais convencionais ao mesmo tempo que resistem a comutações de parâmetro de fabricação.

[013] A chapa de aço laminada a frio e tratada por calor da presente invenção pode ser revestida opcionalmente com zinco ou ligas de zinco ou com alumínio ou ligas de alumínio para aprimorar a resistência à corrosão da mesma.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[014] A Figura 1 não está de acordo com a presente invenção. A Figura 1 é um micrográfico que ilustra as rachaduras formadas devido aos óxidos internos na superfície da chapa de aço laminada a frio e uma camada de óxido interno formada a partir da mesma. A fim de demonstrar as rachaduras, uma das rachadas é indicada com o número 10. A chapa de aço laminada a frio pertence ao Grau de Aço 7 da tabela 1.

[015] A Figura 2 é um micrográfico que ilustra a superfície da chapa de aço laminada a frio que está de acordo com a presente invenção. A chapa de aço laminada a frio não tem a camada de óxido interno. A chapa de aço laminada a frio pertence ao Grau de Aço 2 da tabela 1.

[016] A Figura 3 não está de acordo com a presente invenção. A Figura 3 é um micrográfico que ilustra as rachaduras formadas devido aos óxidos internos na superfície da chapa de aço laminada a frio e tratada por calor e uma camada de óxido interno formada a partir da mesma. A fim de demonstrar as rachaduras, uma das rachadas é indicada com o número 20. A chapa de aço laminada a frio pertence ao Grau de Aço 7 da tabela 1.

[017] A Figura 4 é um micrográfico que ilustra a superfície da chapa de aço laminada a frio e tratada por calor que está de acordo com a presente invenção. A chapa de aço laminada a frio tem uma camada de óxido interno menor que 3 mícrons. A chapa de aço laminada a frio pertence ao Grau de Aço 2 da tabela 1.

[018] A Figura 5 é um micrográfico que demonstra a fosfatação em uma chapa de aço laminada a frio e tratada por calor não de acordo com a invenção. A Figura 5 demonstra a porosidade na cobertura. Uma das marcas de porosidade é destacada com o número 30. A Figura 5 pertence ao Grau de Aço 7 da tabela 1

[019] A Figura 6 é um micrográfico que demonstra a fosfatação em uma chapa de aço laminada a frio e tratada por calor de acordo com a invenção. A chapa de aço demonstrada pertence ao Grau de Aço 2 da tabela 1 com 100% de cobertura de fosfatação.

[020] Outras características e vantagens da invenção serão evidentes a partir da descrição detalhada da invenção a seguir.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[021] O carbono está presente no aço em uma concentração entre 0,18% e 0,24%. Carbono é um elemento necessário para aumentar a resistibilidade de uma chapa de aço produzindo-se uma fase de transformação de baixa temperatura, tal como martensita. Além disso, o carbono também exerce uma função central na estabilização de austenita. Um teor inferior a 0,18% não permite a estabilização de austenita, desse modo, diminuindo a resistibilidade assim como ductilidade. Por outro lado, a um teor de carbono que excede 0,24%, uma zona de solda e uma zona afetada por calor são endurecidas significativamente e, então, as propriedades mecânicas da zona de solda são prejudicadas.

[022] O teor de manganês do aço da presente invenção está entre 1,5% e 2,5%. O manganês é um elemento que confere resistibilidade assim como estabiliza austenita para obter austenita residual. Foi constatada uma quantidade de pelo menos cerca de 1,5 % em peso de manganês para fornecer a resistibilidade e capacidade de endurecimento da chapa de aço assim como estabilizar austenita. Desse modo, uma porcentagem maior do manganês, tal como 1,9 a 2,2%, é preferencial. No entanto, quando o manganês é maior que 2,5%, isso produz efeitos adversos, tais como atrasar a transformação de austenita em bainita durante a retenção isotérmica para transformação de bainita, causando uma redução de ductilidade. Ademais, um teor de manganês acima de 2,5% também reduz a capacidade de soldagem do presente aço.

[023] O teor de silício do aço da presente invenção está entre 1,2% e 2%. O silício como um constituinte retarda a precipitação de carbono da austenita. Portanto, devido à presença de 1,2% de silício, austenita rica em carbono é estabilizada à temperatura ambiente. No entanto, a adição de mais de 2% de silício não aprimora o efeito mencionada e causa problemas, tais como fragilização causada por laminação a quente. Portanto, a concentração é controlada dentro de um limite superior de 2%.

[024] O teor de alumínio do aço da presente invenção está entre 0,01 e 0,06%. Dentro de tal faixa, o alumínio se liga ao nitrogênio no aço para formar nitreto de alumínio de modo a reduzir o tamanho dos grãos. No entanto, sempre que o teor do alumínio excede 0,06% na presente invenção, o mesmo aumentará o ponto Ac3, desse modo, diminuindo a produtividade.

[025] O teor de cromo do aço da presente invenção está entre 0,2% e 0,5%. O cromo é um elemento essencial que fornece resistibilidade e endurecimento ao aço, porém quando usado acima de 0,5 % confere acabamento de superfície do aço.

[026] O teor de fósforo do aço da presente invenção se limita a 0,02%. O fósforo é um elemento que endurece em solução sólida e também interfere na formação de carbetos. Portanto, uma quantidade pequena de fósforo, de pelo menos 0,002% pode ser vantajosa, porém o fósforo também tem seus efeitos adversos, tais como uma redução da capacidade de solda por pontos e ductilidade quente, particularmente, devido à sua tendência de segregação nos limites de grão ou cossegregação com manganês. Por esses motivos, seu teor essencial é, de preferência, limitado a um máximo de 0,015%.

[027] O enxofre não é um elemento essencial, porém pode estar contido como uma impureza no aço. O teor de enxofre é, de preferência, o mais baixo possível, porém é 0,03% ou inferior e, de preferência, no máximo, 0,003%, do ponto de vista do custo de fabricação. Além disso, caso um teor mais alto de enxofre esteja presente no aço, o mesmo se combina, para formar sulfeto, especialmente com Mn e Ti e reduz o impacto benéfico dos mesmos na presente invenção.

[028] O nióbio é um elemento opcional que pode ser adicionado ao aço entre 0% e 0,06%, de preferência, entre 0,0010 e 0,06%. O mesmo é adequado para formar nitretos de carbono para conferir resistibilidade ao aço de acordo com a invenção por meio de endurecimento por precipitação. Devido ao fato de que o nióbio atrasa a recristalização durante o aquecimento, a microestrutura formada no término da temperatura de retenção e, como consequência após a conclusão do recozimento, é mais fina, isso causa o endurecimento do produto. No entanto, quando o teor de nióbio está acima de 0,06%, a quantidade de nitretos de carbono não é favorável para a presente invenção uma vez que uma grande quantidade de nitretos de carbono tende a reduzir a ductilidade do aço.

[029] O titânio é um elemento opcional que pode ser adicionado ao aço da presente invenção entre 0% e 0,08%, de preferência, entre 0,001% e 0,08%. Quanto ao nióbio, este está envolvido nos nitretos de carbono, portanto, exerce uma função no endurecimento. No entanto, também está envolvido na formação de TiN que aparece durante a solidificação do produto fundido. A quantidade de Ti está, então, limitada a 0,08% para evitar TiN grosso prejudicial para a expansão de furo. Caso o teor de titânio seja inferior a 0,001%, este não confere qualquer efeito ao aço da presente invenção.

[030] O vanádio é um elemento opcional que pode ser adicionado ao aço da presente invenção entre 0% e 0,1%, de preferência, entre 0,001% e 0,01%. Quanto ao nióbio, este está envolvido nos nitretos de carbono, portanto, exerce uma função no endurecimento. No entanto, também está envolvido na formação de VN que aparece durante a solidificação do produto fundido. A quantidade de V está, então, limitada a 0,1% para evitar VN grosso prejudicial para a expansão de furo. Caso o teor de vanádio seja inferior a 0,001%, este não confere qualquer efeito ao aço da presente invenção.

[031] O cálcio é um elemento opcional que pode ser adicionado ao aço da presente invenção entre 0% e 0,005%, de preferência, entre 0,001% e 0,005%. O cálcio é adicionado ao aço da presente invenção como um elemento opcional especialmente durante o tratamento de inclusão. O cálcio contribui para a refinação do aço detendo-se o teor prejudicial de enxofre no coalescimento do mesmo.

[032] Outros elementos, tais como cério, boro, magnésio ou zircônio podem ser adicionados individualmente ou em combinação nas seguintes proporções: Ce < 0,1%, B < 0,01%, Mg < 0,05% e Zr < 0,05%. Até os níveis máximos de teor indicados, esses elementos possibilitam refinar o grão durante solidificação.

[033] Dentre os elementos de formação de liga presentes no aço da presente invenção, silício, manganês, alumínio e cromo são mais oxidáveis que ferro e sabe-se que os elementos mencionados são submetidos à oxidação além de ferro durante bobinamento, recozimento de banda quente, recozimento e também durante outros processos de tratamento por calor semelhantes, desse modo, formando óxidos internos.

[034] A Figura 1 é um micrográfico que demonstra a chapa de aço laminada a frio que não está em conformidade com a presente invenção, sendo que a chapa de aço laminada a frio tem uma camada de óxidos internos, em que esses óxidos seletivos são formados durante o bobinamento na chapa de aço laminada a quente devido à pressão parcial reduzida de oxigênio, esses óxidos seletivos também causam geração de rachadura nos limites de grão durante laminação a frio na chapa de aço laminada a frio. Na Figura 1, a rachadura (10) também é demonstrada na superfície da chapa de aço laminada a frio. A Figura 1 também mostra os óxidos internos em uma superfície da chapa de aço laminada a frio que tem uma espessura maior que 1 mícron. De modo semelhante, a oxidação seletiva também ocorre durante recozimento.

[035] A Figura 2 é um micrográfico que demonstra a chapa de aço laminada a frio em conformidade com a presente invenção, em que a chapa de aço laminada a frio não tem óxidos internos.

[036] A Figura 3 é um micrográfico que demonstra a chapa de aço laminada a frio tratada por calor que não está em conformidade com a presente invenção, em que a chapa de aço laminada a frio tratada por calor que tem uma camada of óxidos internos em que esses óxidos seletivos são formados durante bobinamento na chapa de aço laminada a quente ou durante o recozimento de banda quente na chapa de aço laminada a quente ou recozimento na chapa de aço laminada a frio devido à pressão parcial reduzida de oxigênio, esses óxidos seletivos também causa geração de rachadura nos limites de grão durante a laminação a frio na chapa de aço laminada a frio, o que pode agravar durante recozimento. Na Figura 3, a rachadura (20) também é demonstrada na superfície da chapa de aço laminada a frio tratada por calor. A Figura 3 também mostra os óxidos internos em uma superfície da chapa de aço laminada a frio com espessura maior que 3 mícrons.

[037] A Figura 4 é um micrográfico que demonstra a chapa de aço laminada a frio tratada por calor em conformidade com a presente invenção, em que a chapa de aço laminada a frio tratada por calor tem uma camada dos óxidos internos, e, em conformidade com a presente invenção, uma camada de óxidos com espessura de até 3 mícrons é aceitável na chapa tratada por calor laminada a frio.

[038] Logo, a presente invenção fornece a realização de parâmetros de processos específicos, tais como manter a temperatura de bobinamento abaixo de 500 °C e realizar pelo menos uma decapagem obrigatória antes da laminação a frio para controlar a formação de óxidos internos. A presente invenção mantém a camada de óxido interna de até 3 mícrons na chapa de aço laminada a frio e tratada por calor final. Em uma realização preferencial, tal camada é produzida a partir de ferro, silício, manganês e cromo.

[039] Em outra realização, é preferencial a presença de uma camada de óxidos internos de uma espessura de 1 mícron ou menos na chapa laminada a frio após laminação a fio.

[040] O restante da composição do aço consiste em ferro e impurezas inevitáveis resultantes do processamento.

[041] A microestrutura da chapa de aço de acordo com a invenção compreende 0% a 15% de martensita revenida, 10% a 15% de austenita residual e opcionalmente até 30% de ferrita em frações de área, em que o saldo é produzido a partir de bainita, sendo que o teor de bainita é pelo menos 55%.

[042] A bainita é a matriz do aço e está contida em um mínimo de 55%, de preferência, de 60%. No contexto da presente invenção, a bainita consiste em bainita de ripa e em bainita granular. A bainita granular é uma bainita que tem uma densidade muito baixa de carbetos, o que significa que o aço inclui menos de 100 carbetos por unidade de área 100μm2 A bainita de ripa está na forma de ripas finas de ferrita com carbeto formados entre as ripas. O tamanho de carbetos presentes entre as ripas é de modo que o número de carbetos superiores a 0,1 micron seja inferior a 50.000/mm2. A bainita de ripa fornece ao aço expansão de furo adequada ao passo que a granular bainita fornece um alongamento aprimorado.

[043] A martensita revenida está contida em uma quantidade de 0 a 15%. É preferencial que o teor de martensita revenida para obter um nível de resistibilidade de 1.000 MPa ou mais e caso a quantidade de martensita atinja mais de 15%, isso tem um impacto prejudicial na ductilidade.

[044] A austenita residual está contida em uma quantidade de 10 a 15%. A austenita residual é conhecida por ter uma solubilidade de carbono superior à bainita e, logo, atua como uma armadilha eficaz de carbono, portanto, retardando a formação de carbetos na bainita. A austenita retida da presente invenção contém, de preferência, carbono entre 0,9 e 1,15%, com um teor médio de carbono na austenita de 1,00%.de austenita também confere ductilidade ao presente aço.

[045] A martensita e austenita podem estar presentes no aço de acordo com a invenção, como fases isoladas ou sob a forma de ilhas de martensita-austenita, o que é preferencial.

[046] A ferrita pode estar presente entre 0% e 30% no aço. Tal ferrita pode compreender ferrita poligonal, ferrita ripa, ferrita acicular, ferrita de placa ou ferrita epitaxial. A presente de ferrita na presente invenção pode conferir com capacidade de formação e alongamento ao o aço. A presença de ferrita tem impactos negativos devido ao fato de que a ferrita aumenta o vão na dureza com fases duras, tais como martensita e bainita e reduz a ductilidade local. Caso a presença de ferrita esteja acima de 30%, a resistência à tração desejada não é obtida.

[047] Uma chapa de aço de acordo com a invenção pode ser produzida por qualquer método adequado. Um método preferencial consiste em fornecer uma fusão semiacabada de aço com uma composição química de acordo com a invenção A fusão pode ser feita ou em lingotes ou continuamente em forma de placas finas ou tiras finas, isto é, com uma espessura em uma faixa de aproximadamente de 220 mm para placas até diversas dezenas de milímetros para tira fina.

[048] Por exemplo, uma placa será considerada como um produto semiacabado. Uma placa que tem a composição química descrita acima é fabricada por fusão contínua em que a placa, de preferência, foi submetida a uma redução mole direta para garantir a eliminação de segregação central e redução de porosidade. A placa fornecida por um processo de fusão contínuo pode ser usada diretamente em uma alta temperatura após a fusão contínua ou pode ser resfriada primeiramente à temperatura ambiente e, em seguida, reaquecida para laminação a quente.

[049] A temperatura da placa que é submetida a laminação a quente é, de preferência, pelo menos 1.000 °C, de preferência, acima 1.200 °C e precisa estar abaixo de 1.280 °C. Caso a temperatura da placa seja inferior a 1.000 °C, a carga excessiva é imposta em uma fresa laminadora e, além disso, a temperatura do aço pode diminuir até uma temperatura de transformação de ferrita durante laminação de acabamento, desse modo, o aço será laminado em um estado em que a ferrita transformada está contida na estrutura. Além disso, a temperatura não deve estar acima de 1.280 °C, uma vez que há um risco de formação de grãos brutos de ferrita que resultam em grão grossos de ferrita que diminui a capacidade desses grãos de recristalizar durante laminação a quente. Quanto maior o tamanho de grão de ferrita inicial, menos facilmente o mesmo se recristaliza, o que significa que as temperaturas de reaquecimento acima de 1.280 °C devem ser evitadas pois são industrialmente dispendiosas e não favoráveis em termos de recristalização de ferrita.

[050] A temperatura da placa é, de preferência, suficientemente alta de modo que a laminação a quente possa ser concluída por completo na faixa austenítica, a temperatura de laminação a quente de acabamento que permanece acima de 850 °C e, de preferência, acima de 900 °C. É necessário que a laminação final seja realizada acima de 850 °C, devido ao fato de que abaixo dessa temperatura, a chapa de aço exibe uma queda significativa em capacidade de laminação. É preferencial que uma temperatura de laminação final entre 900 e 950 °C tenha uma estrutura que seja favorável para a recristalização e laminação.

[051] A chapa obtida dessa maneira é, em seguida, resfriada a uma taxa de resfriamento acima de 30 °C/s a uma temperatura que está abaixo de 500 °C. A temperatura de resfriamento é mantida abaixo de 500 °C para evitar a oxidação de elementos de formação de liga, tais como manganês, silício e cromo. De preferência, a taxa de resfriamento será inferior ou igual a 65 °C/s e superior a 35 °C/s. Após isso, a chapa de aço laminada a quente é bobinada e durante o período em que a chapa laminada a quente permanece bobinada, a transformação de austenita em bainita ocorre, e a temperatura da chapa bobinada laminada a quente se eleva devido à recalescência. A temperatura da chapa bobinada de aço laminada a quente precisa ser mantida abaixo de 570 °C a fim de evitar a oxidação interna de silício, manganês, alumínio e cromo na superfície de bobina laminada a quente, visto que esses óxidos formam rachaduras na superfície da chapa de aço laminada a quente. Após isso, permite-se que a chapa bobinada de aço laminada a quente resfrie à temperatura ambiente. Em seguida, a chapa laminada a quente é submetida a um processo de remoção de carepa, tal como decapagem para remover carepa formada durante laminação a quente e para garantir que não haja carepa na superfície da chapa de aço laminada a quente antes de submeter a mesma a recozimento de banda quente.

[052] Em seguida, a chapa laminada a quente é submetida a recozimento de banda quente a uma temperatura entre 350 °C e 750 °C durante 1 a 96 horas. A temperatura e tempo de tal recozimento de banda quente é selecionada para garantir o amolecimento da chapa laminada a quente a fim de facilitar a laminação a frio da chapa de aço laminada a quente. Além disso, a atmosfera do recozimento de banda quente é controlada para evitar a oxidação durante recozimento de banda quente. O processo de remoção de carepa antes do recozimento de banda quente não é obrigatório, caso o recozimento de banda quente seja feito em uma faixa de temperatura entre 350 °C e 500 °C durante 1 por 96 horas, uma vez que nessa faixa de temperatura há uma possibilidade muito baixa de aumentar a espessura de camada de óxido. No entanto, caso o recozimento de banda quente seja realizado entre 500 e 750 °C, o processo de remoção de carepa deve ser feito antes de tal recozimento ser obrigatório.

[053] Em seguida, a chapa de aço laminada a quente é resfriada à temperatura ambiente para obter a chapa laminada a quente recozida. Após isso, a chapa laminada a quente recozida pode ser submetida a um processo de remoção de carepa opcional. Em conformidade com a presente invenção, pelo menos um processo de remoção de carepa precisa ser realizado antes da laminação a quente.

[054] Em seguida, a chapa laminada a quente recozida é laminada a frio com uma redução de espessura entre 35 a 70% para obter uma chapa de aço laminada a frio. A chapa de aço laminada a frio obtida é substancialmente livre de óxidos internos.

[055] A Figura 2 é um micrográfico que demonstra a chapa de aço laminada a frio em conformidade com a presente invenção, em que a chapa de aço laminada a frio não tem os óxidos internos, porém de acordo com a presente invenção, uma camada óxidos com espessura de até 1 mícron na chapa laminada a frio após decapagem e HBA é aceitável.

[056] Em seguida, a chapa de aço laminada a frio é submetida a recozimento para conferir o aço da presente invenção com microestrutura e propriedades mecânicas desejadas.

[057] A fim de recozer continuamente a chapa de aço laminada a frio, a mesma é aquecida primeiramente a uma taxa de aquecimento entre 1 e 20 °C/s, de preferência, maior que 3 °C/s, a uma temperatura de encharcamento entre Ac1 e Ac3+ 50 °C durante pelo menos 100 s e, de preferência, no máximo 1.000 s para garantir uma recristalização e transformação adequadas para obter um mínimo de 70% de austenita microestrutura. Ac1 para o aço de acordo com a invenção normalmente está entre 680 e 750 °C. Ac3 para o aço de acordo com a invenção normalmente está entre 820 e 900 °C.

[058] Em seguida, a chapa é resfriada a uma taxa de resfriamento de, no máximo, 10 °C/s em uma faixa de temperatura de resfriamento entre Ms- 20 °C e Ms + 40 °C, em que Ms é calculado de acordo com a seguinte fórmula: Ms=565-(31*[Mn]+13*[Si]+10*[Cr]+18*[Ni]+12*[Mo])-600*(1-EXP(-0,96*[C]))

[059] Em uma realização preferencial, a taxa de resfriamento é maior que 30 °C/s.

[060] Em seguida, a temperatura da chapa de aço laminada a frio é colocada em uma faixa de temperatura entre Ms + 10 e Ms +100 °C que está geralmente entre 350 °C e 450 °C e mantida por um período de pelo menos 200 s, porém não mais que 1.000 s. Esse superenvelhecimento isotérmico estabilizar o a austenita rica em carbono e contribui para a formação e estabilização de bainita de carbeto de baixa densidade, conferindo propriedades mecânicas desejadas ao aço da presente.

[061] Em seguida, a chapa de aço laminada a frio é resfriada à temperatura ambiente a uma taxa de resfriamento de, no máximo, 200 °C/s. Durante esse resfriamento, a austenita residual instável pode se transformar em martensita fresca na forma de ilhas de MA.

[062] Uma operação opcional de passagem ou nivelamento de crosta com uma taxa de redução inferior a 0,8% pode ser realizada nesse estágio.

[063] A Figura 4 é um micrográfico que mostra a chapa de aço laminada a frio tratada por calor em conformidade com a presente invenção, sendo que a chapa pertence à Amostra de Aço 2, em que a chapa de aço laminada a frio tratada por calor tem a camada dos óxidos internos inferior a 3 mícrons que está em conformidade com a presente invenção.

[064] A chapa tratada por calor laminada a frio pode ser, então, opcionalmente revestida por eletrodeposição ou revestimento a vácuo ou qualquer outro processo adequado.

[065] Um recozimento pós-batelada, de preferência, feito a 170 a 210 °C durante 12 h a 30 h pode ser feito opcionalmente após recozimento em um produto revestido ou após revestimento no produto revestido a fim de reduzir o g4radiente de dureza entre as fases e garantir a desgaseificação para produtos revestidos.

EXEMPLOS

[066] Os testes e exemplos a seguir apresentados no presente documento são de natureza não limitativa e devem ser considerados apenas a título de ilustração e exibirão os recursos vantajosos da presente invenção e exporão a significância dos parâmetros escolhidos pelos inventores após experimentos extensos e estabelecerão as propriedades que podem ser obtidas pelo aço de acordo com a invenção.

[067] As amostras das chapas de aço de acordo com a invenção com alguns graus comparativos foram preparadas com as composições reunidas na tabela 1 e com os parâmetros de processamento reunidos na tabela 2. As microestruturas correspondentes dessas chapas de aço foram reunidas na tabela 3 e nas propriedades na tabela 4.

[068] A tabela 1 retrata os aços com as composições expressas em porcentagens em peso. TABELA 1: COMPOSIÇÃO DOS TESTES

[069] A tabela 2 reúne os parâmetros de processo de recozimento implantados nos aços da tabela 1.

[070] A tabela 1 também mostra as temperaturas de transformação de bainita Bs e transformação de martensita Ms do aço da invenção e aço de referência. O cálculo das Bs e Ms é feito com o uso da fórmula de Van Bohemen publicadas em Materials Science and Technology (2012) vol. 28, n°4, páginas 487 a 495, que é conforme o seguinte: Bs=839-(86*[Mn]+23*[Si]+67*[Cr]+33*[Ni]+75*[Mo])-270*(1-EXP(-1,33*[C])) Ms=565-(31*[Mn]+13*[Si]+10*[Cr]+18*[Ni]+12*[Mo])-600*(1-EXP(-0,96*[C]))

[071] Além disso, antes de realizar o tratamento por recozimento nos aços da invenção assim como referência, as amostras foram aquecidas a uma temperatura entre 1.000 °C e 1.280 °C e, em seguida, foram submetidas a laminação a quente com temperatura de acabamento acima de 850 °C. TABELA 2: PARÂMETROS DE PROCESSO DOS TESTES I = De acordo com a invenção; R = referência; valores sublinhados: não de acordo com a invenção, valores sublinhados: não de acordo com a invenção, e HBA: recozimento de banda quente da chapa de aço

[072] A tabela 3 reúne os resultados do teste conduzidos em conformidade com os padrões em diferentes microscópios, tais como Microscópio Eletrônico de Varredura para determinar a composição microestrutural tanto do aço da invenção quanto dos testes de referência. TABELA 3: MICROESTRUTURAS DOS TESTES

[073] A tabela 4 reúne as propriedades mecânicas e de superfície tanto do aço da invenção quanto do aço de referência. A resistência à tração e limite de elasticidade são conduzidas em conformidade com os padrões JIS Z2241. TABELA 4: PROPRIEDADES MECÂNICAS E SUPERFÍCIE DOS TESTES I = De acordo com a invenção; R = referência; valores sublinhados: não de acordo com a invenção.

[074] Os exemplos mostram que as chapas de aço de acordo com a invenção são as únicas que mostram todas as propriedades desejadas devido à composição e microestruturas específicas das mesmas.

Claims (16)

1. CHAPA DE AÇO TRATADA POR CALOR E LAMINADA A FRIO, caracterizada pelo aço compreender, em porcentagem em peso, 0,18% ≤ carbono ≤ 0,24%, 1,5% ≤ manganês ≤ 2,5%, 1,2% ≤ silício ≤ 2%, 0,01% ≤ alumínio ≤0,06%, 0,2%≤ cromo ≤ 0,5%, fósforo ≤ 0,02%, enxofre ≤ 0,03%, e opcionalmente um ou mais dentre os seguintes elementos, 0 ≤ nióbio ≤ 0,06%, 0 ≤ titânio ≤ 0,08%, 0 ≤ vanádio ≤ 0,1%, 0 ≤ cálcio ≤ 0,005%, 0 ≤ cério ≤ 0,01%, 0 ≤ magnésio ≤ 0,05%, 0 ≤ boro ≤ 0,01%, 0 ≤ zircônio ≤ 0,05%, e o saldo consiste em ferro e impurezas inevitáveis, em que a chapa de aço tem uma microestrutura que compreende 0% a 15% de martensita revenida, 10% a 15% de austenita residual e opcionalmente até 30% de ferrita em frações de área, o saldo é bainita, sendo que o teor de bainita é pelo menos 55% e tem uma camada de óxido interno de 3 mícrons ou menos em ambas as superfícies da chapa de aço.

2. CHAPA DE AÇO TRATADA POR CALOR E LAMINADA A FRIO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela composição incluir 2,0% a 2,3% de manganês.

3. CHAPA DE AÇO TRATADA POR CALOR E LAMINADA A FRIO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizada pela composição incluir um máximo de 0,013% de fósforo.

4. CHAPA DE AÇO TRATADA POR CALOR E LAMINADA A FRIO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pela microestrutura conter mais que 60% de bainita.

5. CHAPA DE AÇO TRATADA POR CALOR E LAMINADA A FRIO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pela austenita residual ter uma concentração de carbono entre 0,9 e 1,15%.

6. CHAPA DE AÇO TRATADA POR CALOR E LAMINADA A FRIO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada por apresentar uma resistência à tração maior ou igual a 1.000 Mpa, em que a resistência à tração é medida de acordo com o padrão JIS Z 2241, e uma cobertura de fosfatação de 96% ou mais.

7. CHAPA DE AÇO TRATADA POR CALOR E LAMINADA A FRIO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada por apresentar uma resistência à tração maior ou igual a 1.050 Mpa, em que a resistência à tração é medida de acordo com o padrão JIS Z 2241, e uma cobertura de fosfatação de 98% ou mais.

8. CHAPA DE AÇO TRATADA POR CALOR E LAMINADA A FRIO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada por ter uma espessura de camada de óxido interna de até 2 mícrons ou menos em ambas as superfícies.

9. CHAPA DE AÇO TRATADA POR CALOR E LAMINADA A FRIO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada por ter uma espessura de camada de óxido interna de até 1 mícron ou menos em ambas as superfícies.

10. MÉTODO PARA FABRICAR UMA CHAPA DE AÇO tratada por calor e laminada a frio, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por compreender as seguintes etapas sucessivas: - fornecer uma composição de aço, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 3 para obter um produto semiacabado, - reaquecer o produto semiacabado a uma temperatura entre 1.000 °C e 1.280 °C; - laminar o produto semiacabado completamente na faixa austenítica em que a temperatura de acabamento de laminação a quente é maior ou igual a 850 °C para obter uma chapa de aço laminada a quente; - resfriar a chapa a uma taxa de resfriamento acima de 30 °C/s a uma temperatura inferior ou igual a 500 °C; e bobinar a chapa laminada a quente e manter a temperatura da chapa bobinada abaixo de 570 °C; - resfriar a chapa laminada a quente; - realizar processo de remoção de carepa na chapa de aço laminada a quente; - submeter a chapa de aço laminada a quente a um recozimento a uma temperatura entre 500 e 750 °C durante 1 h a 96 h; - realizar um processo de remoção de carepa opcional na chapa de aço recozida laminada a quente; - laminar a frio a chapa de aço laminada a quente com uma taxa de redução entre 35 e 90% para obter uma chapa de aço laminada a frio; - em seguida, recozer continuamente a chapa de aço laminada a frio a uma taxa entre 1 a 20 °C/s a uma temperatura de encharcamento entre Ac1 e Ac3+ 50 °C durante pelo menos 100 s, em que a temperatura e tempo são selecionados para obter uma porcentagem mínima de 70% de austenita; - em seguida, resfriar a chapa a uma taxa maior que 10 °C/s a uma temperatura entre Ms-20 °C e Ms+40 °C, em que Ms é a temperatura Ms da austenita inicial antes do resfriamento e, em seguida, - reter a chapa de aço laminada a frio entre 350 °C e 450 °C por um período de 200 a 1.000 s; em seguida, e - resfriar a chapa até temperatura ambiente a uma taxa de resfriamento de, no máximo, 200 °C/s.

11. MÉTODO PARA FABRICAR UMA CHAPA DE AÇO tratada por calor e laminada a frio, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por compreender as seguintes etapas sucessivas: - fornecer uma composição de aço, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 3 para obter um produto semiacabado, - reaquecer o produto semiacabado a uma temperatura entre 1.000 °C e 1.280 °C; - laminar o produto semiacabado completamente na faixa austenítica em que a temperatura de acabamento de laminação a quente é maior ou igual a 850 °C para obter uma chapa de aço laminada a quente; - resfriar a chapa a uma taxa de resfriamento acima de 30 °C/s a uma temperatura de resfriamento inferior ou igual a 500 °C; e bobinar a chapa laminada a quente e manter a temperatura da chapa bobinada abaixo de 570 °C; - resfriar a chapa laminada a quente; - submeter a chapa de aço laminada a quente a um recozimento a uma temperatura entre 350 e 500 °C durante 1 h a 96 h; - realizar pelo menos um processo de remoção de carepa na chapa de aço laminada a quente antes ou após seu recozimento; - laminar a frio a chapa de aço laminada a quente com uma taxa de redução entre 35 e 90% para obter uma chapa de aço laminada a frio; - em seguida, recozer continuamente a chapa de aço laminada a frio a uma taxa entre 1 a 20 °C/s a uma temperatura de encharcamento entre Ac1 e Ac3+ 50 °C durante pelo menos 100 s, em que a temperatura e tempo são selecionados para obter uma porcentagem mínima de 70% de austenita; - em seguida, resfriar a chapa a uma taxa maior que 10 °C/s a uma temperatura entre Ms-20 °C e Ms+40 °C, em que Ms é a temperatura Ms da austenita inicial antes do resfriamento e, em seguida, - reter a chapa de aço laminada a frio entre 350 °C e 450 °C por um período de 200 a 1.000 s; em seguida, e - resfriar a chapa até temperatura ambiente a uma taxa de resfriamento de, no máximo, 200 °C/s.

12. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 11, caracterizado pela temperatura de resfriamento da chapa de aço laminada a quente ser ajustada entre 150 °C e 500 °C.

13. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pela chapa de aço laminada a frio ser recozida continuamente entre 800 °C e 900 °C entre 100 s e 1.000 s.

14. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 13, caracterizado pela chapa de aço laminada a frio ser revestida adicionalmente com zinco ou uma liga à base de zinco.

15. USO DE UMA CHAPA DE AÇO, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por se destinar à fabricação de partes estruturais ou de segurança de um veículo.

16. VEÍCULO, caracterizado por compreender uma parte obtida conforme definida na reivindicação 15.