BR112020014284A2 - Processos para fabricação de uma bobina e para fabricação de uma peça de aço, bobina, chapa ou blank de aço pré-ligado não estampado, processo para fabricação de uma peça de aço e uso de uma peça endurecida - Google Patents

Processos para fabricação de uma bobina e para fabricação de uma peça de aço, bobina, chapa ou blank de aço pré-ligado não estampado, processo para fabricação de uma peça de aço e uso de uma peça endurecida Download PDF

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Pascal Drillet
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Abstract

um processo para fabricação de uma bobina, chapa ou blank de aço pré-ligado não estampado, que compreende as seguintes etapas sucessivas: - fornecer uma bobina, chapa ou blank de aço pré-revestido não estampado, compostos por um substrato de aço coberto por um pré-revestimento de alumínio, liga à base de alumínio ou liga de alumínio, em que a espessura de revestimento está compreendida entre 10 e 35 micrômetros de cada lado da bobina, chapa ou blank de aço, em seguida, - aquecer a bobina, chapa ou blank de aço em um forno sob uma atmosfera que contém pelo menos 5% de oxigênio, até uma temperatura ¿1 compreendida entre 750 e 1000ºc, por uma duração t1 compreendida entre t1mín e t1máx, em que: t1mín= 23.500/( ¿1 ? 729,5) e t1máx= 4,946 x 1041 x ¿1-13,08, t1 designando a duração total no forno, ¿1 sendo expresso em ºc e t1mín e t1máx sendo expresso em segundos, em seguida, - resfriar a bobina, chapa ou blank de aço não estampado a uma taxa de resfriamento vr1 até uma temperatura ¿i, em seguida, - manter a bobina, chapa ou blank de aço não estampado a uma temperatura ¿2 compreendida entre 100 e 500ºc, por uma duração t2 compreendida entre 3 e 45 minutos, de modo a obter um hidrogênio difusível menor que 0,35 ppm.

Description

“PROCESSO PARA FABRICAÇÃO DE UMA BOBINA, CHAPA OU BLANK DE AÇO PRÉ-LIGADO NÃO ESTAMPADO, BOBINA, CHAPA OU BLANK DE AÇO PRÉ-LIGADO NÃO ESTAMPADO, PROCESSO PARA FABRICAÇÃO DE UMA PEÇA DE AÇO E USO DE UMA PEÇA ENDURECIDA” CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A invenção refere-se a um processo para fabricação de peças, feitas de chapas de aço aluminizado pré-revestidas que são aquecidas, formadas na prensa e resfriadas de modo a obter as chamadas peças endurecidas na prensa ou formadas por pressão a quente. Estas peças com alto rendimento e resistência à tração asseguram funções anti-intrusão ou absorção de energia em carros ou caminhões.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[002] Para a fabricação de estruturas Body in White recentes na indústria automotiva, o processo de endurecimento, também chamado de processo de estampagem a quente ou de formação na prensa a quente, é uma tecnologia de crescimento rápido para a produção de peças de aço com alta resistência mecânica, o que torna possível a redução de ganho de peso, juntamente com alta resistência em caso de colisões de veículos.
[003] A implementação de endurecimento na prensa usando chapas pré-revestidas aluminizadas ou b/anks (chapas a serem estampadas) é conhecida, em particular, das publicações de patente FR 2780984 e documento WO 2008053273: uma chapa de aço aluminizado tratável por calor é cortada para obter um blank, aquecida em um forno e rapidamente transferida para uma prensa, formada a quente e resfriada nos estampos da prensa. Durante o aquecimento no forno, o pré-revestimento de alumínio é ligado com o aço do substrato, formando assim um composto que assegura a proteção da superfície do aço contra a descarbonetação e formação de carepa. O aquecimento é realizado a uma temperatura que torna possível obter transformação parcial ou total do substrato de aço em austenita. A austenita se transforma durante o resfriamento resultante da extração de calor dos estampos da prensa, em constituintes microestruturais como martensita e/ou bainita, obtendo assim o endurecimento estrutural do aço. Alta dureza e resistência mecânica são posteriormente obtidas após endurecimento na prensa. Em um processo industrial típico, um blank de aço aluminizado pré-revestido é aquecido em um forno, por uma duração total de 3 a10 minutos até uma temperatura de 880 a 930ºC a fim de se obter uma microestrutura totalmente austenítica no substrato e, posteriormente, transferida rapidamente para uma prensa de formação. Ela é imediatamente formada a quente para o formato da peça desejada e simultaneamente endurecida por resfriamento brusco do estampo. Com uma composição de aço 22MnB5, a taxa de resfriamento deve ser mais alta que 50ºC/s caso a estrutura martensítica total seja desejada mesmo nas zonas deformadas da peça. A partir de uma resistência à tração inicial de cerca de 500 MPa, a peça final endurecida na prensa tem uma microestrutura totalmente martensítica e um valor de Resistência à Tração Extremo de cerca de 1.500 MPa.
[004] Por razões de produtividade, é desejável reduzir o máximo possível a duração do aquecimento do blank aluminizado pré-revestido. Para encurtar esta duração, o documento WO 2009095427 propõe realizar uma primeira formação de liga incompleta do blank aluminizado, antes de um segundo aquecimento e endurecimento na prensa. Na primeira etapa, ocorre a formação de liga incompleta, o pré-revestimento de alumínio é ligado sobre pelo menos 50% de sua espessura com Fe. Esta primeira etapa de formação de liga incompleta é alcançada na prática através de recozimento por lote por algumas horas em uma faixa de temperatura de 500ºC Até Ac1 (esta temperatura que designa a aparição de austenita no aquecimento) ou através de recozimento contínuo a 950ºC por 6 minutos. Após esta primeira etapa, a chapa é aquecida a uma temperatura mais alta que Ac1 e endurecida na prensa.
[005] O documento WO 2010005121 divulga a realização de um primeiro tratamento térmico de chapas de aço aluminizado através de recozimento por lote na faixa de 600 a 750ºC para uma duração compreendida entre 1 hora e 200 horas. Após esta primeira etapa, a chapa é aquecida a uma temperatura mais alta que 700ºC e estampada a quente.
[006] O documento WO 2017111525 também divulga um primeiro tratamento térmico a fim de reduzir o risco de fusão do alumínio nos fornos e para reduzir o teor de hidrogênio. Este primeiro tratamento é realizado na faixa de 450 a 700ºC, por uma duração compreendida entre 1 e 100 horas. Após este primeiro tratamento térmico, a chapa é aquecida e formada na prensa a quente.
[007] No entanto, os tratamentos de recozimento mencionados acima têm as seguintes desvantagens ou insuficiências: - devido à natureza um pouco porosa do revestimento criado pelo primeiro tratamento térmico acima, o teor de hidrogênio da peça endurecida na prensa pode ser alto. Como o estresse mecânico aplicado às peças endurecidas na prensa também pode ser alto, isto é, como o limite elástico pode exceder 1.000 MPa, o risco de fratura retardada induzida pela combinação de estresse, hidrogênio difusível e microestrutura, também é aumentado. Dessa forma, é desejável ter um processo em que a média de hidrogênio difusível é menor que 0,40 ppm na peça endurecida na prensa, preferencialmente menor que 0,30 ppm, e muito preferencialmente menor que 0,25 ppm; - o influxo de hidrogênio durante a segunda etapa de aquecimento (isto é, a etapa imediatamente anterior à etapa de formação na prensa a quente) também é significativo. Isto pode ocorrer devido ao vapor de água da atmosfera do forno ser adsorvida na superfície do blank. Evitar esse influxo de hidrogênio exige soluções dispendiosas, como o uso de gás inerte ou o controle rigoroso do ponto de condensação no forno de aquecimento na segunda etapa. Se é desejável ter um processo em que o influxo médio de hidrogênio AHair durante a segunda etapa de aquecimento é menor que 0,10 ppm; - as peças endurecidas na prensa devem ser capazes de serem unidas por soldagem a ponto por resistência. Isto significa, em particular, que o domínio de intensidade de soldagem, definido pela faixa de intensidade de soldagem, deve ser suficientemente amplo e, por exemplo, pelo menos 1 kA de amplitude. Conforme divulgado no documento WO 2009090443, uma estrutura compreendendo quatro camadas no revestimento após endurecimento na prensa, torna possível obter essa faixa de soldabilidade. Dessa forma, é desejável ter um processo que torna possível a fabricação de uma peça endurecida na prensa com uma estrutura de revestimento em camadas similar à descrita no documento WO 2009090443, de modo que os parâmetros de configuração das máquinas de soldagem não tenham que ser modificados; - como os tratamentos de recozimento por lote mencionados acima para produzir chapas de aço ligadas de forma incompleta são longos e dispendiosos, é desejável um método mais produtivo.
[008] Também é desejável ter um processo de fabricação em que: - a segunda etapa de aquecimento não provoca a formação de fase líquida no revestimento. Uma vez que blanks ou chapas (sheets) geralmente são aquecidos em fornos nos rolos cerâmicos, a ausência de líquido tornaria possível evitar a contaminação dos rolos por líquido, e a necessidade de inspeção regular ou substituição dos rolos; - a segunda etapa de aquecimento pode ser realizada em uma taxa de aquecimento aumentada, isto é, com uma duração total reduzida até a temperatura de austenitização e encharcamento. A duração de aquecimento, definida pela quantidade de tempo decorrido entre 20 e 700º (AT a 700º) aumenta com a espessura “th” do blank ou chapa. Deseja-se aquecer o blank ou chapa com uma duração expressa em “s”, menor que ((26,22 x th)- 0,5), sendo expressa em “mm”. Dessa forma, o ciclo de aquecimento seria altamente produtivo e resultaria na redução do tempo de fabricação.
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
[009] Para esse efeito, a invenção refere-se a um processo para fabricação de uma bobina, chapa ou blank de aço pré-ligado não estampado, que compreende as seguintes etapas sucessivas: - fornecer uma bobina, chapa ou blank de aço pré-revestido não estampado compostos por um substrato de aço tratável a quente coberto por um pré-revestimento de alumínio ou liga à base de alumínio, liga à base de alumínio designando uma liga em que o alumínio é o elemento principal em porcentagem, em peso, ou liga de alumínio, liga de alumínio designando uma liga em que o alumínio é mais alto que 50%, em peso, o pré-revestimento resultando diretamente de um processo de aluminização por imersão a quente sem tratamento térmico adicional, em que a espessura de revestimento está compreendida entre 10 e 35 micrômetros de cada lado da bobina, chapa ou blank de aço, em seguida, - aquecer a bobina, chapa ou blank de aço em um forno sob uma atmosfera que contém pelo menos 5% de oxigênio, até uma temperatura 91 compreendida entre 750 e 1000ºC, por uma duração t: compreendida entre timin e timáx, em que: timin= 23.500/( 81 — 729,5) e timáx= 4,946 x 10%! x 9,/1308, t1 designando a duração total no forno, 81: sendo expresso em ºC e timin e timáix sendo expresso em segundos, em seguida, - resfriar a bobina, chapa ou blank de aço não estampado a uma taxa de resfriamento Vn1 até uma temperatura 8;i, em seguida, - manter a bobina, chapa ou blank de aço não estampado a uma temperatura 82 compreendida entre 100 e 500ºC, por uma duração t2 compreendida entre 3 e 45 minutos, de modo a obter um teor de hidrogênio difusível menor que 0,35 ppm.
[0010] De acordo com uma realização de processo, a bobina, chapa ou blank de aço pré-ligado não estampado, contém uma camada de interdifusão entre o substrato de aço e o revestimento, com uma espessura compreendida entre 2 e 16 micrometros, a camada de interdifusão sendo uma camada com uma estrutura ferrítica a(Fe), tendo Al e Si em solução sólida.
[0011] De acordo com outra realização de processo, a bobina, chapa ou blank de aço pré-ligado não estampado compreende uma camada de óxido contendo alumina em cima com uma espessura mais alta que 0,10 um.
[0012] Preferencialmente, Vr1 é selecionada de modo que a soma das frações de área de bainita e martensita seja menor que 30% no substrato de aço, após o dito resfriamento Vr1 e antes do subsequente aquecimento.
[0013] Também preferencialmente, Vr1 é selecionada de modo a obter uma estrutura ferrita-perlita no substrato de aço após o dito resfriamento Vr1i e antes do subsequente aquecimento.
[0014] Em outra realização de processo, a temperatura 82 é mais alta ou igual a 100ºC e mais baixa que 300ºC.
[0015] A temperatura 82 é preferencialmente mais alta ou igual a 300ºC e mais baixa ou igual a 400ºC.
[0016] Em outra realização preferencial, 82 é mais alta que 400ºC e menor ou igual a 500ºC.
[0017] A duração t2 é preferencialmente compreendida entre 4 e 15 minutos.
[0018] Em uma realização particular, 0i é igual à temperatura ambiente e a bobina, chapa ou blank não estampados, após resfriamento à temperatura ambiente, são aquecidos até a temperatura 92.
[0019] Em outra realização particular, 9i é igual a temperatura 82.
[0020] Em outra realização, imediatamente após manter a bobina, chapa ou blank de aço não estampados, a uma temperatura 82 compreendida entre 100 e 500ºC por uma duração t2, a bobina, chapa ou blank de aço não estampado são resfriados até a temperatura ambiente.
[0021] A invenção também se refere a bobina, chapa ou blank de aço pré-ligado não estampado, que compreende um substrato de aço tratável por calor coberto por um pré-revestimento ligado contendo alumínio e ferro, alumínio não estando presente como alumínio livre, em que a bobina, chapa ou blank de aço pré-ligado não estampado contém uma camada de interdifusão na interface entre o substrato de aço e o pré-revestimento, com uma espessura compreendida entre 2 e 16 micrômetros, a camada de interdifusão sendo uma camada com uma estrutura ferrítica a(Fe), tendo Al e Si em solução sólida.
[0022] De acordo com uma realização, a bobina, chapa ou blank de aço pré-ligado não estampado compreende uma camada de óxido contendo alumina em cima do pré-revestimento ligado, com uma espessura mais alta que 0,10 um.
[0023] De acordo com outra realização, o hidrogênio difusível é menor que 0,35 ppm.
[0024] A espessura da bobina, chapa ou blank de aço pré-ligado não estampado está preferencialmente compreendida entre 0,5 e 5 mm.
[0025] Em outra realização, o substrato de aço da bobina, chapa ou blank de aço pré-ligado não estampado tem uma espessura não uniforme.
[0026] Preferencialmente, a soma das frações de área de bainita e martensita é menor que 30% na microestrutura do aço.
[0027] Também preferencialmente, o substrato de aço da bobina,
chapa ou blank de aço pré-ligado não estampado tem uma microestrutura de ferrita-perlita.
[0028] A invenção também está relacionada a um processo para fabricação de uma peça de aço revestida endurecida na prensa, em que: - uma bobina, chapa ou blank de aço pré-ligado não estampado de acordo com qualquer uma das realizações acima, ou fabricados de acordo com qualquer uma das realizações acima, são fornecidos, em seguida, - se a chapa, bobina ou blank de aço pré-ligado não estampado estiver sob a forma de bobina ou chapa, cortar a bobina ou chapa de modo a obter um blank de aço pré-ligado, em seguida, - aquecer o blank de aço pré-ligado não estampado de modo que a duração de aquecimento AT 20 a 700º entre 20 e 700ºC, expressa em “Ss”, seja menor que ((26,22 x th) - 0,5), “th” sendo a espessura, expressa em milímetros, do blank de aço pré-ligado, até uma temperatura 83, e manter o blank de aço pré-ligado não estampado na temperatura 83 por uma duração t3 de modo a obter estrutura austenítica parcial ou total no substrato de aço, em seguida, - transferir o blank aquecido para uma prensa, em seguida, - formar na prensa a quente o blank aquecido de modo a obter uma peça, em seguida, - resfriar a peça enquanto a mantém na ferramenta da prensa, de modo a obter uma microestrutura no substrato de aço que compreende pelo menos martensita e/ou bainita, e obter uma peça revestida endurecida na prensa.
[0029] Em uma realização de processo particular, o blank de aço pré-ligado não estampado fabricado de acordo com qualquer uma das realizações do processo acima é fornecido, o blank de aço pré-ligado não estampado não sendo resfriado à temperatura ambiente entre mantendo na temperatura 82 e aquecendo na temperatura 863.
[0030] Em outra realização de processo, a diferença AHdif entre o teor de hidrogênio difusível na peça revestida endurecida na prensa e o teor de hidrogênio difusível no blank pré-ligado não estampado, é menor que 0,10 ppm.
[0031] Preferencialmente, o aquecimento do blank de aço pré- ligado não estampado até a temperatura 03 é realizado por um método selecionado entre aquecimento por indução, aquecimento por resistência ou aquecimento por condução.
[0032] De acordo com outra realização de processo preferencial, a microestrutura do substrato de aço da peça revestida endurecida na prensa compreende mais de 80% de martensita.
[0033] Em outra realização de processo, a peça revestida endurecida na prensa tem um limite elástico mais alto que 1.000 MPa.
[0034] A invenção também se refere ao uso de uma peça endurecida na prensa fabricada de acordo com qualquer uma das realizações acima, para a fabricação de peças estruturais ou de segurança de veículos.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0035] A invenção será agora descrita em detalhes e ilustrada por exemplos sem introduzir limitações, com referência às figuras anexas entre as quais: - a figura 1 ilustra a variação de O, Al, Si, Fe, na superfície de um blank de aço pré-ligado não estampado de acordo com a invenção, conforme medido pela técnica de Espectroscopia de Emissão Óptica por Descarga Luminescente; - a figura 2 ilustra o estado de oxidação do alumínio na camada extrema (isto é, a partir de O a 0,01 um sob a superfície de revestimento) do revestimento de um blank de aço pré-ligado não estampado de acordo com a invenção, conforme medido por Espectroscopia de Fotoelétrons por Raios X.
DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO
[0036] Uma bobina de chapa de aço, ou blank são fornecidos com uma espessura variando de 0,5 a 5 mm. Em uma faixa preferencial, a espessura está compreendida entre 0,5 e 2,5 mm. Dependendo de sua espessura, pode ser produzida por laminação a quente ou laminação a quente seguida por laminação a frio. Abaixo de 0,5 mm de espessura, é difícil fabricar peças endurecidas na prensa cumprindo os rigorosos requisitos de planicidade. Acima de uma espessura de chapa de 5 mm, gradientes térmicos através da espessura podem ocorrer durante as etapas de aquecimento ou resfriamento, o que pode provocar, heterogeneidades microestruturais, mecânicas ou geométricas.
[0037] Este produto inicial pode estar sob a forma de bobina, que é obtido por si mesmo a partir do bobinamento de uma tira laminada. Pode estar também sob a forma de tira, obtido, por exemplo, após desbobinamento e corte de uma bobina. Alternativamente, pode estar sob a forma de um blank, obtido, por exemplo, a partir de recorte ou rebarbação de bobinas ou tiras desenroladas, o formato do contorno deste blank sendo mais ou menos complexo em relação à geometria da peça final endurecida na prensa.
[0038] O produto inicial pode ter uma espessura uniforme. Ele pode ter também uma espessura não uniforme dentro da faixa mencionada acima. Neste último caso, pode-se obter por processos conhecidos por si mesmos, como soldagem sob medida de blanks ou laminação sob medida. Dessa forma, blanks soldados sob medida resultantes da soldagem de chapas com diferentes espessuras, ou b/anks laminados sob medida, podem ser implementados.
[0039] A bobina, chapa ou blank são compostos de um substrato de aço plano pré-revestido com alumínio, ou com liga à base de alumínio, ou com liga de alumínio. Dessa forma, em seu estágio, este substrato de aço plano, sob a forma de bobina, chapa ou blank, não foi submetido a qualquer operação de estampagem em vista da obtenção da geometria final da peça.
[0040] O aço do substrato é um aço tratável a quente, isto é, um aço que tem uma composição que o torna possível de obter martensita e/ou bainita após aquecimento no domínio de austenita e têmpera adicional por resfriamento rápido. A composição do aço não é especialmente limitada, no entanto, a invenção é vantajosamente realizada com composições de aço que tornam possível obter um limite elástico mais alto que 1.000 MPa após endurecimento na prensa.
[0041] Nessa realização, a composição de aço pode conter os seguintes elementos, expressos em %, em peso: - 0,06% < C < 0,1%, 1,4% < Mn < 1,9% e acréscimos opcionais de menos de 0,1% de Nb, menos de 0,1% de Ti, menos de 0,010% de B, o restante sendo ferro e impurezas inevitáveis resultantes da elaboração; - 0,15% < C < 0,5%, 0,5% < Mn < 3%, 0,1% < Si < 1%, 0,005% < Cr < 1%, Ti € 0.2%, Al € 0,1%, S € 0,05%, P < 0,1%, B < 0,010%, o restante sendo ferro e impurezas inevitáveis resultantes da elaboração; - 0,20% < C < 0,25%, 1,1% < Mn < 1,4%, 0,15% < Si < 0,35%, < Cr < 0,30%, 0,020% < Ti < 0,060%, 0,020% < Al < 0,060%, S < 0,005%, P < 0,025%, 0,002% < B < 0,004%, o restante sendo ferro e impurezas inevitáveis resultantes da elaboração; - 0,24% < C < 0,38%, 0,40% < Mn < 3%, 0,10% < Si < 0,70%, 0,015% < Al < 0,070%, Cr < 2%, 0,25% < Ni < 2%, 0,015% < Ti < 0,10%, Nb < 0,060%, 0,0005% < B < 0,0040%, 0,003% < N < 0,010%, S < 0,005%, P < 0,025%, o restante sendo ferro e impurezas inevitáveis resultantes da elaboração.
[0042] Estas composições tornam possível obter diferentes níveis de produção e resistência à tração após endurecimento na prensa.
[0043] O pré-revestimento pode ser alumínio ou liga à base de alumínio (isto é, o alumínio é o elemento principal em porcentagem em peso do pré-revestimento) ou liga de alumínio (isto é, o alumínio é mais alto que 50%, em peso, no pré-revestimento).
[0044] A chapa de aço pode ser obtida por imersão a quente em um banho a uma temperatura de cerca de 670 a 680ºC, a temperatura exata dependendo da composição da liga à base de alumínio ou da liga de alumínio. Um pré-revestimento preferencial é AI-Si que é obtido por imersão a quente da chapa em um banho que compreende, em peso, de 5% a 11% de Si, de 2% a 4% de Fe, opcionalmente de 0,0015 a 0,0030% de Ca, o restante sendo Al e impurezas resultantes da redução de minérios. As características deste pré- revestimento são especificamente adaptadas aos ciclos térmicos da invenção.
[0045] O pré-revestimento resulta diretamente do processo de imersão a quente, o que significa que, neste estágio, nenhum tratamento térmico adicional é realizado sobre o produto obtido diretamente por aluminização por imersão a quente, antes das etapas de aquecimento que serão detalhadas abaixo.
[0046] A espessura de pré-revestimento de cada lado da bobina, chapa ou blank de aço está compreendida entre 10 e 35 um. Para uma espessura de pré-revestimento menor que 10 um, a resistência à corrosão após endurecimento na prensa é diminuída.
[0047] Se a espessura de pré-revestimento é maior que 35 um, formando liga com ferro do substrato de aço é mais difícil na porção externa do pré-revestimento, o que aumenta o risco da presença de uma fase líquida na etapa de aquecimento imediatamente anterior ao endurecimento na prensa, por isso, o risco de contaminação dos rolos nos fornos.
[0048] Após fornecer a bobina, chapa ou blank de aço pré-revestido não estampado, são aquecidos em um forno até uma temperatura 81. O forno pode ser um forno de zona única ou multizona, isto é, que tem diferentes zonas que têm seus próprios meios de aquecimento e configurações. O aquecimento pode ser realizado por meio desses tubos radiantes, resistências elétricas radiantes ou por indução. A atmosfera do forno deve conter pelo menos 5% de oxigênio de modo a ser capaz de criar uma camada de óxido contendo alumina na superfície extrema da bobina, chapa ou blank de aço, conforme será explicado abaixo.
[0049] Ele é aquecido até a uma temperatura máxima de forno 91 compreendida entre 750 e 1.000ºC. Isto provoca a transformação, pelo menos parcialmente, da microestrutura de aço inicial, em austenita. Abaixo de 750ºC, a pré-ligação entre o pré-revestimento e o substrato de aço seria muito longa e não eficiente em termos de custos. Acima de 1.000ºC, o resfriamento imediatamente após 91 poderia gerar microestruturas no substrato com alta dureza, o que tornaria difícil algumas etapas adicionais, como corte, perfuração, rebarbação ou desbobinamento. Além disso, acima de 1.000ºC, a duração de permanência nesta temperatura deve ser limitada a fim de evitar crescimento de grãos e diminuição da dureza. Se a linha de produção para por um motivo inesperado, os blanks situados no forno seriam mantidos por um período de tempo muito longo e seriam descartados, o que não é eficiente em termos de custos.
[0050] A bobina, chapa ou blank de aço não estampado são assim mantidos à temperatura 91 por uma duração t1 no forno. Uma camada de interdifusão, localizada na interface entre o pré-revestimento e o substrato de aço é assim obtida no final de t1. Experimentou-se que a espessura desta camada de interdifusão não altera significativamente durante o aquecimento adicional e mantém-se em 62. Esta camada de interdifusão tem uma estrutura ferrítica (a-Fe), é enriquecida com alumínio em solução sólida, também pode incluir silício em solução sólida. Por exemplo, esta camada dúctil pode conter menos de 10% de Al, em peso, e menos de 4% de Si, em peso, o restante sendo principalmente Fe.
[0051] O tempo de duração total no forno t1l deve estar compreendido em uma faixa (timín - timáx) definida da seguinte forma: timin = 23500/(91 — 729,5) (expressão (1)) t1imáx= 4,946 x 10º x 911308 (expressão (2)) em que 81 é expresso em ºC e timin e tImáx são expressos em segundos.
[0052] Se a bobina, chapa ou blank são aquecidos em um forno com uma zona de aquecimento única, 01 designa a temperatura do forno. Alternativamente, a bobina, chapa ou blank podem ser aquecidos em um forno compreendendo diferentes zonas de aquecimento, cada zona (i) tendo sua própria temperatura 91(i). Dessa forma, uma temperatura máxima 91(máx) e uma temperatura mínima 891(mín) são definidas dentro do forno. Neste caso, a expressão (1) é calculada usando 81(mín) e a expressão (2) é calculada usando 91(máx).
[0053] Quando a duração t1 é menor que t1mín, a quantidade de difusão entre o substrato de aço e o revestimento é insuficiente. Dessa forma, há um risco de que o aquecimento adicional à temperatura 83 provoca a formação de fase líquida na superfície do revestimento e contaminação dos rolos no forno.
[0054] Além disso, quando a duração de aquecimento é menor que timíin, a espessura da camada de óxido contendo alumina que está presente na bobina, chapa ou blank pré-ligada não estampada é insuficiente, isto é, menos de 0,10 um. Com referência à variação de teor de oxigênio da superfície, este valor corresponde à largura à meia altura, conforme definido em “Glow Discharge Optical Emission Spectroscopy: A Practical Guide”, por T. Nellis e R. Payling, Royal Society of Chemistry, Cambridge, 2003.
[0055] Sem se ater por uma teoria, acredita-se que a formação desta camada de óxido contendo alumina superficial ocorre por uma reação entre o oxigênio adsorvido e o alumínio na superfície de pré-revestimento, na faixa de temperatura alta de todo processo de fabricação da bobina, chapa ou blank pré-ligada. A quantidade de oxigênio necessária para esta reação é parcialmente gerada pela decomposição de água presente na atmosfera do forno. Conforme a decomposição de água adsorvida na superfície de pré- revestimento provoca a geração de hidrogênio adsorvido, o teor de hidrogênio no substrato de aço aumenta após o aquecimento e manutenção em 81. No entanto, conforme será explicado, em uma segunda etapa realizada no processo, o teor de hidrogênio será diminuído e a camada contendo alumina que foi criada tornará possível que não ocorra mais influxo de hidrogênio significativo em uma terceira etapa de aquecimento.
[0056] Esta camada contendo alumina pode ser uma camada complexa, isto é, por exemplo, uma camada de alumina (Al2O03) coberta por óxi- hidróxido de alumina (AI/OOH).
[0057] Quando t1 está fora da faixa (timiín - timáx), a espessura da camada de interdifusão pode estar fora da faixa de 2 a 16 um. Isto, por sua vez, provoca um risco de que a estrutura de revestimento da peça final endurecida na prensa não esteja bem adaptada para soldagem a ponto por resistência, isto é, que a faixa de intensidade de soldagem é inferior a 1 kA.
[0058] Além disso, quando o t1máx é excedido, a resistência à corrosão da peça final revestida endurecida na prensa tende a diminuir.
[0059] Depois de manter em 91, a bobina, chapa ou blank de aço não estampado são resfriados a uma temperatura intermediária 9i.
[0060] Conforme a microestrutura de aço foi transformada, pelo menos parcialmente, em austenita, é preferencial que a taxa de resfriamento Vr1 seja selecionada de modo a não gerar constituintes de transformação duros como martensita ou bainita, durante esta etapa de resfriamento. Em particular, a taxa de resfriamento é selecionada de modo que a soma das frações de área de bainita e martensita seja menor que 30% na microestrutura do aço. Para este fim, Vr1 é preferencialmente não superior a 10ºC/s.
[0061] É até mais preferencial que o resfriamento seja selecionado de modo a obter uma microestrutura de ferrita-perlita o que torna possível realizar operações eventuais como corte, rebarbação, perfuração ou desbobinamento. A seleção desta taxa de resfriamento pode ser realizada, por exemplo, através da implementação de um número limitado de testes em um dilatômetro, determinar as taxas de resfriamento crítico adequadas torna possível que se obtenha essas características microestruturais. Para este fim, Vr1 é preferencialmente não mais alta que 5ºC/s, e preferencialmente não mais alta que 3ºC/s.
[0062] Além disso, se o resfriamento é realizado em taxa lento, o crescimento da camada de óxido contendo alumina pode continuar a ocorrer na faixa de alta temperatura.
[0063] A temperatura intermediária 8i pode ser tanto temperatura ambiente, como pode ser mais alta que a temperatura ambiente.
[0064] No primeiro caso, a bobina, chapa ou blank de aço não estampado são subsequentemente aquecidos a partir da temperatura ambiente até uma temperatura 82 compreendida entre 100 e 500ºC.
[0065] No segundo caso, a bobina, chapa ou blank de aço não estampado aquecido em 891 é transferido diretamente em um forno aquecido à temperatura 82 compreendida entre 100 e 500ºC, isto é, 9i = 92. Neste forno, a atmosfera contém pelo menos 5% de oxigênio.
[0066] Qualquer que seja a primeira ou segunda realização, após manter na temperatura 82 por uma duração t2 compreendida entre 3 e 45 minutos, é obtida uma bobina, chapa ou blank de aço pré-ligado não estampado.
[0067] A etapa de manutenção em 82 também é uma etapa importante no processo de fabricação: após o aquecimento e a manutenção em
01, o hidrogênio está presente no substrato de aço devido à adsorção na superfície de pré-revestimento do vapor de água do forno. Neste estágio, a quantidade de hidrogênio difusível no aço depende principalmente do ponto de condensação da atmosfera do forno ao aquecer em 91, na temperatura 91 em si e na duração t1. A quantidade de hidrogênio difusível pode ser alta, devido à solubilidade de hidrogênio aumentada em alta temperatura. Valores de hidrogênio difusível na faixa de 0,35 a 0,50 ppm podem ser medidos, por exemplo, neste estágio.
[0068] Quando a bobina, chapa ou blank são aquecidos a partir de 01, a solubilidade de hidrogênio diminui e o hidrogênio tende a dessorver. No entanto, quando a temperatura é menor que 100ºC, experienciou-se que o revestimento pré-ligado atua como uma barreira para o hidrogênio, dessa forma, essa dessorção de hidrogênio é muito limitada.
[0069] Os inventores descobriram que manter a bobina, chapa ou blank não estampados, na faixa entre 100 e 500ºC, por uma duração compreendida entre 3 e 45 minutos, torna possível obter uma taxa de dessorção eficiente.
[0070] Como uma primeira realização preferencial, os inventores descobriram que manter em uma temperatura 892 mais alta que 400ºC e mais baixa que 500ºC, é vantajoso, uma vez que torna possível obter um teor médio de hidrogênio difusível sobre a peça final revestida endurecida na prensa, menor que 0,25 ppm.
[0071] Como uma segunda realização preferencial, os inventores descobriram que manter em 82 em uma temperatura mais alta que 100ºC e mais baixa que 300ºC também é vantajoso, uma vez que torna possível obter um teor médio de hidrogênio difusível na peça final revestida endurecida na prensa, menor que 0,28 ppm.
[0072] Como uma terceira realização preferencial, os inventores descobriram que manter em 92 a uma temperatura compreendida entre 300 e 400ºC é muito vantajoso, uma vez que esta faixa torna possível obter média baixa de hidrogênio difusível com curto tempo de duração t2.
[0073] Qualquer que seja a faixa de temperatura preferencial para 82, uma duração t2 compreendida entre 4 e 15 minutos torna possível obter uma média de hidrogênio difusível sobre a peça final revestida endurecida na prensa, menor que 0,25 ppm com uma curta duração, isto é, em condições vantajosas para o custo de produção.
[0074] Após manter em 82, como uma primeira alternativa, a bobina, chapa ou blank podem ser resfriados até a temperatura ambiente de modo a obter uma bobina, chapa ou blank de aço pré-ligado não estampado. Dessa forma, pode-se armazenar nesta temperatura até posterior aquecimento à temperatura 83 na fabricação de uma peça endurecida na prensa. Neste estágio, a bobina ou chapa pré-ligada é cortada de modo a se obter um blank pré-ligado não estampado, cujo contorno da forma está relacionado com a geometria da peça final endurecida na prensa.
[0075] Como uma segunda alternativa, o produto mantido em 82 está sob a forma de um blank pré-ligado que pode ser posteriormente aquecido diretamente em 93 sem resfriamento à temperatura ambiente.
[0076] Neste estágio, o produto de aço pré-ligado é coberto por um pré-revestimento em que nenhum alumínio livre está presente, isto é, o alumínio está ligado a outros elementos. O teor médio difusível deste produto é menor que 0,35 ppm, e pode ser menor que 0,25 ppm.
[0077] Além disso, como será mostrado abaixo, a camada de óxido contendo alumina criada na faixa de alta temperatura durante as etapas anteriores torna possível que aquecimento adicional para endurecimento na prensa não cause um influxo de hidrogênio significativo.
[0078] Qualquer que seja a primeira ou segunda alternativa acima,
o blank de aço pré-ligado não estampado é posteriormente aquecido a uma temperatura 83 para uma duração total t3, de modo a obter estrutura austenítica parcial ou total no substrato de aço. Preferencialmente, 93 está compreendida entre 850 e 1000ºC.
[0079] É realizado rápido aquecimento nesta etapa a fim de limitar o crescimento de grãos de austenita e implementar um processo em condições muito produtivas. Nesta etapa de aquecimento, a duração de aquecimento AT 20 a 700º que designa o tempo decorrido entre 20 e 700ºC, expresso em “s”, é menor que ((26,22 x th) -0,5). Nesta expressão, “th” designa a espessura do blank pré- ligado, expressa em milímetros. Se o blank tiver uma espessura variável entre thmin e thmáx, th designa thmáx.
[0080] Graças ao tratamento de pré-ligação anterior, a etapa de aquecimento em 83 não provoca a formação de fase líquida no revestimento. Dessa forma, se o blank pré-ligado é aquecido em um forno em rolos, a contaminação dos rolos por líquido é evitada.
[0081] Como não ocorre formação de fase líquida, processos de aquecimento eficientes podem ser implementados, como aquecimento por resistência, isto é, processos baseados no efeito Joule, ou aquecimento por indução. Como processos alternativos, o aquecimento por condução térmica pode ser implementado, por exemplo, colocando em contato o blank pré-ligado entre duas placas aquecidas (“aquecimento por placa). A pré-ligação anterior suprime o risco de presença de fase fundida provocando adesão entre o blank e as placas.
[0082] Graças também ao tratamento de pré-ligação anterior, a etapa de aquecimento em 83 pode ser realizada a uma taxa de aquecimento alta.
[0083] Graças também ao tratamento de pré-ligação anterior, a média de hidrogênio difusível aumenta AHdif durante a etapa de aquecimento e manutenção em 63 é reduzida para menos de 0,10 ppm, e o teor médio de hidrogênio difusível da peça endurecida na prensa é menor que 0,40 ppm e pode ser menor que 0,30 ppm.
[0084] Após a manutenção em 63, o blank aquecido é transferido rapidamente para uma prensa de formação e formado a quente de modo a obter uma peça. A peça é então mantida dentro de ferramenta da prensa, de modo a assegurar uma taxa de resfriamento adequada e evitar distorções devido à heterogeneidade em encolhimento e transformações de fase. A peça se resfria principalmente por condução através de transferência de calor com as ferramentas. A ferramenta pode incluir circulação de agente refrigerante de modo a aumentar a taxa de resfriamento, ou pode incluir cartuchos de aquecimento, de modo a diminuir as taxas de resfriamento. Dessa forma, as taxas de resfriamento podem ser ajustadas precisamente tendo em conta a temperabilidade da composição do substrato através da implementação desses meios. A taxa de resfriamento pode ser uniforme em parte ou pode variar de uma zona para outra de acordo com os meios de resfriamento, tornando assim possível obter força aumentada localmente ou propriedades de ductilidade aumentadas.
[0085] Para obter alta resistência à tração, a microestrutura na peça formada a quente compreende martensita ou bainita. A taxa de resfriamento é escolhida de acordo com a composição de aço, de modo a ser mais alta do que a taxa de resfriamento martensítica ou bainítica crítica, dependendo da microestrutura e das propriedades mecânicas a serem alcançadas. Em particular, como uma realização preferencial, a microestrutura contém mais de 80% de martensita e/ou bainita de modo a levar vantagem da capacidade de endurecimento estrutural do aço.
EXEMPLO
[0086] Chapas de aço 22MnB5 com 1,5 mm de espessura, foram fornecidos com a composição da Tabela 1. Outros elementos são ferro e impurezas inerentes no processo.
TABELA 1 COMPOSIÇÃO DO AÇO (%, EM PESO ep
[0087] As chapas são obtidas a partir de bobinas que foram pré- revestidas com AI-Si através de imersão a quente contínua, em seguida, cortada em blanks. A espessura de pré-revestimento é de 25 um em ambos os lados. O pré-revestimento contém 9% de Si, em peso, 3% de Fe, em peso, o restante sendo alumínio e impurezas resultantes da redução de minérios.
[0088] Os blanks planos foram submetidos a diferentes tratamentos térmicos de acordo com as condições de fabricação mencionadas na Tabela 2.
[0089] O tratamento térmico até a temperatura 81 foi realizado em um forno sob uma atmosfera contendo 21% de oxigênio, enquanto mantendo os blanks para diferentes valores de tempo de contato total t1. Os valores de t1mín e timáx foram calculados a partir da temperatura 91 de acordo com as expressões (1) e (2) acima, e os valores de t1 foram comparados com a faixa definida por timiín e timáx. Após manter nesta temperatura, os blanks foram resfriados até temperatura ambiente por convecção e radiação natural, de modo a obter microestrutura de ferrita-perlita. Os blanks foram posteriormente aquecidos até temperaturas 82 variando até 600ºC e mantidos nesta temperatura por uma duração t2 compreendida entre 4' e 24 h, sob uma atmosfera contendo 21% de oxigênio. Dessa forma, os blanks pré-ligados não estampados foram obtidos.
[0090] Como comparação adicional, um blank de aço pré-revestido foi endurecido na prensa sem ter sido submetido a tratamento de pré-ligação em
02 e 03. Este teste corresponde à referência R6 na Tabela 2. TABELA 2
CONDIÇÕES DE FABRICAÇÃO Teste Je, (ºC) ti 62 (ºC) At20-700º | E; (ºC) t; (ºC) compreendido (s) entre timin e timáx? | nm Jowo| 4 | sm | 26 [40 | 3 | 90 | 140 | [e [800 [a [sm 260 Tao | a6 Too ro) [e Tso [A Tm so [a Es na TO ne é [Bo a [Sm so [Os [ss ne Ta [15 [800 [530 [| sm [ sso [15 | ss Too ra) [Re Dz O [ss [5 na Os re [R2 [80 | 2 | não | s0 |15 | na | om | 2507] [CR wa | sm | em a | 3 [na [| na | [Re [so | a [sm 2 dan | ss [om | rt] [Rs [70 [ so | Não [260 [ao [as [00 [ra] FT TIO E TE e e e Valores sublinhados: não de acordo com a invenção n.a.: não aplicável ou não avaliado
[0091] Traços — característicos dos blanks pré-ligados não estampados antes de aquecer a 93 foram determinados e relatados na Tabela 3: - a espessura da camada de interdifusão foi determinada por corte, polimento, gravando amostras com reagente Nital, e observações de microscopia óptica em uma ampliação de 500x. A camada de interdifusão é identificável devido à sua estrutura ferrítica; - a espessura e as características da camada de óxido contendo alumina em cima do revestimento pré-ligado foram observadas através da técnica de Espectroscopia de Emissão Óptica por Descarga Luminescente e por Espectrometria de Massa de Íons Secundários, que são técnicas conhecidas por si mesmas. A última técnica é implementada usando uma fonte de alumínio monocromática e a torna possível de identificar o estado de oxidação do alumínio na camada de superfície superior, espessura de 0,01 um, do revestimento pré- ligado.
[0092] o hidrogênio difusível foi medido por Análise de Dessorção Térmica que também é uma técnica conhecida por si mesma: a amostra a ser medida é colocada em um forno e aquecido por infravermelho. A temperatura é continuamente registada durante o aquecimento. O hidrogênio liberado é transportado por gás nitrogênio e medido por um espectrômetro. O hidrogênio difusível é quantificado por integração do hidrogênio liberado entre a temperatura ambiente e 360ºC. O hidrogênio difusível médio é obtido pelo valor médio de medições individuais de N, N estando compreendido entre 3 e 9. A média de hidrogênio difusível foi medida em blanks de aço revestidos pré-ligados antes de aquecer a 83, e nas peças revestidas endurecidas na prensa. A diferença de AHair entre estes dois valores medidos exprime o influxo de hidrogênio devido ao processo de endurecimento na prensa.
[0093] Os blanks revestidos pré-ligados foram aquecidos até a temperatura 983 e a presença de uma eventual fase líquida foi verificada. Se a fase líquida estiver presente durante o aquecimento, a aparência da superfície de revestimento, conforme observada por Microscopia Eletrônica de Varredura, é muito suave devido à tensão superficial do líquido.
[0094] Em 93 = 900ºC, a estrutura do aço é totalmente austenítica. Os blanks foram transferidos dentro de 10 s em uma prensa, formados a quente e endurecidos na prensa. O resfriamento na prensa é realizado de modo a assegurar que a microestrutura do aço das peças revestidas endurecidas na prensa sejam totalmente martensíticas.
[0095] Após endurecimento na prensa, as peças de aço revestidas são cortadas, polidas, gravadas com reagente Nital e observadas por microscopia óptica com uma ampliação de 500 x. A estrutura de revestimento é observada para determinar se ela exibe uma estrutura de quatro camadas distintas, adaptada para soldagem por resistência, conforme descrito no documento WO 2008053273, isto é, variando de substrato de aço para superfície de revestimento: - uma camada de interdifusão; - uma camada intermediária; - uma camada intermetálica; - uma camada superficial.
[0096] Peças revestidas endurecidas na prensa têm um limite elástico superior a 1000 MPa.
[0097] Os traços característicos das peças endurecidas na prensa também são relatados na Tabela 3. TABELA3 TRAÇOS CARACTERÍSTICOS DE BLANKS PRÉ-LIGADOS E PEÇAS ENDURECIDAS NA
PRENSA Ausência| Médiade | Espessura | Espessura | Ausência | Teor médio | AHdif | Presença de hidrogênio | da camada dacamada| de fase de Médio | de uma alumínio | difusível de de óxido | líquida | hidrogênio | (ppm) quarta livre dos blanks | interdifusão | contendo | antes de |difusível da estrutura antes de |pré-ligados | dos blanks | alumina Jaquecera peça de aquecer a | antes de 6; | pré-ligados antes de 6; 83; endurecida camada 83 (ppm) antes de 6; (um) na prensa adaptada (ppm) (ppm) para soldagem a ponto [B]Osm [Tons Ta na na [| na na [na | or | sm 0.06 | sm [BL sm dom [| om | sm | 020 100 sm | RI) Não | om | 4 | na | Não | 02% | ow| iR2| Não | om | 1 | na | Não | 035 jo2x| N& iRs| sm | os | 4 | na | sm | na | na | na | iRa| sm | oa | a | na | sm | oo | [Rs] sm [os | Ss na [sm [| oa [005 | não | [Re Não | 005 [ na [ om [ Não | o [o3[ sm Valores sublinhados: não de acordo com a invenção n.a.: não aplicável ou não avaliado.
[0098] Nos testes 11 e 12, os blanks pré-ligados não estampados foram fabricados de acordo com as condições da invenção, e ainda endurecidos na prensa de acordo com as condições da invenção. Nenhum alumínio livre está presente nos blanks pré-ligados. Nenhuma fase líquida foi experimentada durante o aquecimento em 83 apesar da curta duração de aquecimento.
[0099] A média de influxo de hidrogênio devido ao aquecimento a 83 é muito baixa (0,01 ppm), bem como a própria média de hidrogênio (0,21 ppm). Dessa forma, o risco de fratura retardada diminui muito devido ao baixo teor de hidrogênio. Além disso, demonstrou-se que, mesmo se os blanks são deixados por muito mais duração no forno (a partir de 1'40” a 2:30”, nos ensaios 11 e 12), não ocorre nenhum influxo de hidrogênio suplementar AHdif. Dessa forma, mesmo se os blanks pré-ligados têm que ficar por muito mais duração no forno devido a um evento inesperado na linha de produção, isto não tem qualquer consequência prejudicial.
[00100] A estrutura de revestimento após endurecimento na prensa é similar à descrita no documento WO 2008053273, tornando possível obter uma ampla faixa de intensidade na soldagem a ponto por resistência.
[00101] Nos testes 13 a |4, os blanks pré-ligados não foram fabricados com temperatura mais alta que 92 e duração mais curta que t2 do que nos testes 11 e 12. Isto torna possível obter chapas a serem revestidas pré-ligadas que têm o mesmo teor médio difusível ou menor (0,15 a 0,21 ppm) do que nos testes 11 e |2.
[00102] Nos testes 15-16, de acordo com as condições para (81, t1, 82, t2), foi criada uma camada de óxido contendo alumina, 0,17 um de espessura juntamente com um teor médio de hidrogênio difusível de 0,14ppm. Como ilustrado na Figura 1, este valor de espessura corresponde à largura à meia altura do teor de O. A Figura 1 evidencia que o Fe e Si também podem estar presentes a uma certa distância da superfície. Na sua superfície extrema, isto é,
de O a 0,01 um sob a superfície do revestimento, conforme mostrado na Figura 2, esta camada é composta por 30% de Al2O;3 coberta por AIOOH, tipo Boehmite, a presença da qual resulta do ciclo térmico específico e da presença de oxigênio e vapor de água no forno. Após permanecer a 350ºC por 15', o teor médio de hidrogênio difusível do blank pré-ligado é aproximadamente o mesmo que no teste 14. O influxo de hidrogênio Ahdif é menor que 0,06 ppm, o que torna possível obter uma peça endurecida na prensa com uma média de hidrogênio difusível de apenas 0,20 ppm. Além disso, o aumento de t3 de 1'40” (E5) para 6º (I6) não leva ao aumento de hidrogênio difusível na peça endurecida na prensa. Dessa forma, mesmo se as chapas a serem revestidas têm que ficar por mais tempo no forno antes da estampagem a quente, nenhum efeito prejudicial é experimentado.
[00103] Estas propriedades são obtidas com condições de alta produtividade, isto é, com uma taxa de aquecimento rápido At 20 a 700º (s) de 35s. A estrutura de revestimento após endurecimento na prensa é similar à descrita no documento WO 2008053273. Também é mencionado que a etapa de tratamento térmico (93, t3) não modifica significativamente a camada contendo alumina: antes de aquecer a (963 = 900ºC, t3 = 1'40”), a camada contendo alumina tem uma espessura de 0,17 um, após aquecimento a (63, t3) e endurecimento na prensa, a camada contendo alumina tem uma espessura de 0,18 um, com características microestruturais similares.
[00104] Para todos os testes 11 a I6, a microestrutura de ferrita- perlita das chapas a serem revestidas pré-ligadas torna possível realizar a perfuração e corte facilmente.
[00105] Nos testes R1 a R2, o tempo de permanência t1 não é suficiente para criar uma camada de interdifusão de pelo menos 2 um. Dessa forma, o alumínio livre está presente no blank pré-ligado e a fusão ocorre no pré- revestimento ao aquecer em 83. Além disso, a camada contendo alumina é insuficiente para impedir o influxo de hidrogênio significativo AHdif durante o endurecimento na prensa. Este influxo é especialmente alto quando a duração de permanência t3 é mais longa.
[00106] No teste R3, embora (91, t1) tenham sido escolhidos de acordo com a invenção, a temperatura 92 é muito alta. Sem se ater a uma teoria, acredita-se que isto pode ser devido à solubilidade de hidrogênio que ainda é alta nesta temperatura, ou à adsorção de água que está presente nesta temperatura. Como consequência, o teor de hidrogênio difusível é muito alto no blank pré-ligado.
[00107] No teste R4, embora (91, t1) também tenham sido escolhidas de acordo com a invenção, a temperatura 92 é muito baixa, assim a efusão de hidrogênio é insuficiente visto que o revestimento atua como uma barreira para a dessorção de hidrogênio. Como consequência, o teor de hidrogênio difusível é muito alto no blank pré-ligado.
[00108] No teste R5, uma vez que (891, t1) estão fora das condições da invenção, o hidrogênio difusível sobre o blank pré-ligado e o endurecido na prensa é muito alto, embora (62, t2), (63, t3) estão de acordo com as condições da invenção.
[00109] No teste R6, não foi aplicada nenhuma etapa de pré- ligação. Dessa forma, a fase líquida está presente durante o aquecimento em
83. Embora a média de difusível seja baixa antes de aquecer em 83, a espessura de seu óxido contendo alumina na parte superior do revestimento é insuficiente (0,01 um) e, assim, a média de hidrogênio difusível na parte final é menor que 0,40 ppm.
[00110] Dessa forma, as peças de aço revestidas endurecidas na prensa fabricada de acordo com a invenção podem ser usadas com lucro para a fabricação de peças estruturais ou de segurança de veículos.

Claims (26)

REIVINDICAÇÕES
1. PROCESSO PARA FABRICAÇÃO DE UMA BOBINA, CHAPA OU BLANK DE AÇO PRÉ-LIGADO NÃO ESTAMPADO, caracterizado por compreender as seguintes etapas sucessivas: - fornecer uma bobina, chapa ou blank de aço pré-revestido não estampado, compostos por um substrato de aço tratável a quente coberto por um pré-revestimento de alumínio ou liga à base de alumínio, liga à base de alumínio designando uma liga em que o alumínio é o elemento principal em porcentagem, em peso, ou liga de alumínio, liga de alumínio designando uma liga em que o alumínio é mais alto que 50%, em peso, o pré-revestimento resultando diretamente de um processo de aluminização por imersão a quente sem tratamento térmico adicional, em que a espessura de revestimento está compreendida entre 10 e 35 micrômetros de cada lado da bobina, chapa ou blank de aço, em seguida, - aquecer a bobina, chapa ou blank de aço em um forno sob uma atmosfera que contém pelo menos 5% de oxigênio, até uma temperatura 91 compreendida entre 750 e 1000ºC, por uma duração t: compreendida entre timin e timáx, em que: timin= 23500/( 81 — 729,5) e timáx= 4,946 x 10%! x 9,71308, t1 designando a duração total no forno, 81 sendo expresso em ºC e timin e timáx sendo expressos em segundos, em seguida, - resfriar a bobina, chapa ou blank de aço não estampado a uma taxa de resfriamento Vn até uma temperatura 8;i, em seguida, - manter a bobina, chapa ou blank de aço não estampado a uma temperatura 82 compreendida entre 100 e 500ºC, por uma duração t2 compreendida entre 3 e 45 minutos, de modo a obter um teor de hidrogênio difusível menor que 0,35 ppm.
2. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela bobina, chapa ou blank conter uma camada de interdifusão entre o substrato de aço e o revestimento, com uma espessura compreendida entre 2 e 16 micrometros, a camada de interdifusão sendo uma camada com uma estrutura ferrítica a(Fe), tendo Al e Si em solução sólida.
3. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pela bobina, chapa ou blank compreender uma camada de óxido contendo alumina em cima com uma espessura mais alta que 0,10 um.
4, PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pela taxa de resfriamento V-1 ser selecionada de modo que a soma das frações de área de bainita e martensita seja menor que 30% no substrato de aço, após o resfriamento V: e antes do subsequente aquecimento.
5. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pela taxa de resfriamento Vn ser selecionada de modo a obter uma estrutura de ferrita-perlita no substrato de aço, após o resfriamento Vr1 e antes do subsequente aquecimento.
6. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pela temperatura 92 ser maior ou igual a 100ºC e menor que 300ºC.
7. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pela temperatura 82 ser maior ou igual a 300ºC e menor ou igual a 400ºC.
8. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pela temperatura 92 ser maior que 400ºC e menor ou igual a 500ºC.
9. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pela duração t2 estar compreendida entre 4 e minutos.
10. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pela temperatura 8; ser igual à temperatura ambiente e em que a bobina, chapa ou blank não estampados, após resfriamento à temperatura ambiente, são aquecidos até a temperatura 92.
11. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pela temperatura 8; ser igual à temperatura B>2.
12. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por ainda compreender, imediatamente após manter a bobina, chapa ou blank de aço não estampado a uma temperatura 82 compreendida entre 100 e 500ºC por uma duração t2, resfriar a bobina, chapa ou blank de aço não estampado até a temperatura ambiente.
13. — BOBINA, CHAPA OU BLANK DE AÇO PRÉ-LIGADO NÃO ESTAMPADO, que compreende um substrato de aço tratável por calor coberto por um pré-revestimento ligado contendo alumínio e ferro, alumínio não estando presente como alumínio livre, caracterizado pela bobina, chapa ou blank de aço pré-ligado não estampado conter uma camada de interdifusão na interface entre o substrato de aço e o pré-revestimento com uma espessura compreendida entre 2 e 16 micrômetros, a camada de interdifusão sendo uma camada com uma estrutura ferrítica a(Fe), tendo Al e Si em solução sólida.
14. — BOBINA, CHAPA OU BLANK DE AÇO PRÉ-LIGADO NÃO ESTAMPADO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pela bobina, chapa ou blank de aço pré-ligado não estampado compreender uma camada de óxido contendo alumina em cima do pré-revestimento ligado, com uma espessura maior que 0,10 um.
15. — BOBINA, CHAPA OU BLANK DE AÇO PRÉ-LIGADO NÃO ESTAMPADO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 14, caracterizado pelo hidrogênio difusível ser menor que 0,35 ppm.
16. — BOBINA, CHAPA OU BLANK DE AÇO PRÉ-LIGADO NÃO ESTAMPADO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 15, caracterizado pela espessura estar compreendida entre 0,5 e 5 mm.
17. — BOBINA, CHAPA OU BLANK DE AÇO PRÉ-LIGADO NÃO ESTAMPADO, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo substrato de aço ter uma espessura não uniforme.
18. — BOBINA, CHAPA OU BLANK DE AÇO PRÉ-LIGADO NÃO ESTAMPADO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 17, caracterizado pela soma das frações de área de bainita e martensita ser menor que 30% na microestrutura do aço.
19. — BOBINA, CHAPA OU BLANK DE AÇO PRÉ-LIGADO NÃO ESTAMPADO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 18, caracterizado pelo substrato de aço ter uma microestrutura de ferrita-perlita.
20. — PROCESSO PARA FABRICAÇÃO DE UMA PEÇA DE AÇO revestida endurecida na prensa, caracterizado por: - ser fornecida uma bobina, chapa ou blank de aço pré-ligado não estampado, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 13 a 19, ou fabricados conforme o processo definido em qualquer uma das reivindicações 1a 12, em seguida, - se a chapa, bobina ou blank de aço pré-ligado não estampado estiver sob a forma de bobina ou chapa, cortar a bobina ou chapa de modo a obter um blank de aço pré-ligado, em seguida, - aquecer o blank de aço pré-ligado não estampado de modo que a duração de aquecimento AT 20 a 700º entre 20 e 700ºC, expressa em “s”, seja menor que ((26,22 x th) - 0,5), “th” sendo a espessura, expressa em milímetros, do blank de aço pré-ligado não estampado, até uma temperatura 83, e manter o blank de aço pré-ligado não estampado na temperatura 83 por uma duração t3 de modo a obter estrutura austenítica parcial ou total no substrato de aço, em seguida, - transferir o blank aquecido para uma prensa, em seguida, - formar na prensa a quente o blank aquecido de modo a obter uma peça, em seguida, - resfriar a peça enquanto a mantém na ferramenta da prensa, de modo a obter uma microestrutura no substrato de aço que compreende pelo menos martensita e/ou bainita, e obter uma peça revestida endurecida na prensa.
21. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado por ser fornecido um blank de aço pré-ligado não estampado fabricado de acordo com o processo, conforme definido em qualquer uma das realizações 1 a 10, o blank de aço pré-ligado não estampado não sendo resfriado até a temperatura ambiente entre mantendo na temperatura 82 e aquecendo na temperatura 83.
22. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 20 a 21, caracterizado pela diferença Ahdif entre o teor de hidrogênio difusível na peça revestida endurecida na prensa e o teor de hidrogênio difusível no blank pré-ligado não estampado, ser menor que 0,10 ppm.
23. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 20 a 22, caracterizado pelo aquecimento do blank de aço pré- ligado não estampado até uma temperatura 83 ser realizado por um método selecionado entre aquecimento por indução, aquecimento por resistência ou aquecimento por condução.
24. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 20 a 23, caracterizado pela microestrutura do substrato de aço da peça revestida endurecida na prensa compreender mais de 80% de martensita.
25. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 20 a 24, caracterizado pela peça revestida endurecida na prensa ter um limite elástico mais alto que 1000 MPa.
26. USODE UMA PEÇA ENDURECIDA na prensa fabricada de acordo com o processo, conforme definido em qualquer uma das reivindicações a 25, caracterizado por ser para a fabricação de peças estruturais ou de segurança de veículos.
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