BR112020014887B1 - Aço laminado a quente & método para fabricação de aço laminado a quente - Google Patents

Abstract

A presente invenção diz respeito a um aço laminado a quente possuindo uma resistência à deformação (Rp0,2) de pelo menos 1.100 MPa longitudinal e/ou transversal para uma direção de laminação que possui uma composição química contendo (em % em massa): C: 0,10 ? 0,2; Si: 0 ? 0,7; Mn: 1,1 ? 2,2; Nb: 0 ? 0,06; Ti: 0 ? 0,15; V: mais do que 0,03 e ¿ 0,25; Al: 0,01 ? 0,15; B: 0,0005 ? 0,010; Cr: 0,1 ? 1,7; Mo: 0,15 ? 0,8; Cu: 0 ? 1,5; Ni: 0,3 ? 2,5; P: 0 ? 0,015; S: 0 ? 0,008; Zr: 0 ? 0,2; Ca: 0 ? 0,004; preferivelmente N: 0 ? 0,01; balanço Fe e impurezas inevitáveis; por intermédio do que: a) quando 0,1 C 0,11, então, Mn ¿ 1,6 e V > 0,14 e Mo ¿ 0,5 (em % em massa); b) quando 0,11 ¿ C 0,125, então, Mn ¿ 1,45 e V ¿ 0,13 e Mo ¿ 0,35 (em % em massa); c) quando 0,125 ¿ C 0,15, então, Mn ¿ 1,35 e V ¿ 0,12 e Mo ¿ 0,20 (em % em massa); e d) quando C ¿ 0,15 e V > 0,11, então, Mn ¿ 1,3 e Mo ¿ 0,15 (em % em massa); ou quando C ¿ 0,15 e V 0,03 ? 0,11, então, Mn > 1,3 e Mo > 0,15 e Nb > 0,02 e Cr + Cu + Ni > 1,4 (em % em massa).

Description

CAMPO TÉCNICO DA PRESENTE INVENÇÃO

[0001] A presente invenção diz respeito a aço laminado a quente de alta resistência e a um método para fabricação de tal aço laminado a quente.

PANORAMA E ESTADO DA TÉCNICA DA PRESENTE INVENÇÃO

[0002] Produtos de aço plano martensíticos foram por muitos anos fabricados utilizando um método compreendendo as etapas de aquecimento de uma placa de aço para uma temperatura de austenitização, laminação a quente, reaquecimento, resfriamento brusco (extinção) e temperamento, ou alternativamente, aquecimento de uma placa de aço para uma temperatura de austenitização, laminação a quente, resfriamento brusco direto e temperamento.

[0003] Por exemplo, a patente européia número EP 2.576.848 apresenta um método para produção de um aço laminado a quente a partir de um aço, cuja composição como porcentagens em peso é C 0,075% - 0,12%; Si 0,1% - 0,8%; Nm 0,8% - 1,7%; Al 0,015% - 0,08%; P menos do que 0,012%; S menos do que 0,005%; Cr 0,2% - 1,3%; Mo 0,15% - 0,80%; Ti 0,01% - 0,05%; B 0,0005% - 0,003%; V 0,02% - 0,10%; Nb menos do que 0,3%; Ni menos do que 1%; Cu menos do que 0,5%; o restante sendo ferro e impurezas inevitáveis. A patente descreve aços assemelhados a lâminas martensíticas de resfriamento brusco direto que são de recozimento de têmpera. O aço laminado a quente é excepcionalmente de resistente à têmpera depois do processo de resfriamento brusco direto, em que por temperamento, alta resistência (isto é, Rp0,2 de pelo menos 890 MPa) combinada com boa tenacidade ao impacto [Charpy V (-200C) = 37J] e flangeabilidade, e bem como boa soldabilidade são conseguidos.

[0004] Tais produtos de aço plano podem ser utilizados para aplicações, tais como aplicações de desgaste ou estruturais, nas quais o aço tem que exibir alta resistência em combinação com suficiente tenacidade, flexibilidade e tenacidade ao impacto tanto nos produtos de aço assim produzidos e quanto na área de HAZ (heat affected zone) (zona afetada por calor) de produtos de aço soldados.

RESUMO DA PRESENTE INVENÇÃO

[0005] Um objetivo da presente invenção é o de proporcionar aço laminado a quente aperfeiçoado.

[0006] Este objetivo da presente invenção é conseguido por aço laminado a quente possuindo uma resistência à deformação (Rp0,2) de pelo menos 1.100 MPa longitudinal e/ou transversal para uma direção de laminação e uma composição química contendo (em % em massa): • C 0,10 - 0,2; preferivelmente 0,10 - 0,18; mais preferivelmente 0,12 - 0,18; • Si 0 - 0,7; preferivelmente 0,03 - 0,50; mais preferivelmente 0,10 - 0,30; • Mn 1,1 - 2,2; preferivelmente 1,4 - 1,8; mais preferivelmente 1,4 - 1,7; • Nb 0 - 0,06; preferivelmente 0 - 0,04; mais preferivelmente 0 - 0,005; • Ti 0 - 0,15; preferivelmente 0 - 0,05; mais preferivelmente 0,005 - 0,02; • V mais do que 0,03 e < 0,25; preferivelmente mais do que 0,10 e < 0,2 0; • Al 0,01 - 0,15; preferivelmente 0,015 - 0,06; • B 0,0005 - 0,010; preferivelmente 0,0005 - 0,005; mais preferivelmente 0,001 - 0,003; • Cr 0,1 - 1,7; preferivelmente 0,4 - 1,7; ou 0,6 - 1,5; ou mais do que 1,0% em massa; • Mo 0,15 - 0,8; preferivelmente 0,2 - 0,5; • Cu 0 - 1,5; preferivelmente 0,3 - 1,0; • Ni 0,3 - 2,5; preferivelmente 0,5 - 2,5; mais preferivelmente 0,7 - 1,7; • P 0 - 0,015; preferivelmente 0 - 0,009; • S 0 - 0,008; preferivelmente 0 - 0,004; • Zr 0 - 0,2; preferivelmente 0 - 0,01; • Ca 0 - 0,004; • preferivelmente N 0 - 0,01% em massa, mais preferivelmente < 0,006% em massa; • balanço Fe e impurezas inevitáveis; por intermédio do que: a) quando 0,1 < C < 0,11, então, Mn > 1,6 e V > 0,14 e Mo > 0,5 (em % em massa); b) quando 0,11 < C < 0,125, então, Mn > 1,45 e V > 0,13 e Mo > 0,35 (em % em massa); c) quando 0,125 < C < 0,15, então, Mn > 1,35 e V > 0,12 e Mo > 0,20 (em % em massa); e: d) quando C > 0,15 e V > 0,11, então, Mn > 1,3 e Mo > 0,15 (em % em massa) ou: quando C > 0,15 e V 0,03 - 0,11, então, Mn > 1,3 e Mo > 0,15 e Nb > 0,02 e Cr + Cu + Ni > 1,4 (em % em massa).

[0007] Por adição destes elementos de liga nestas quantidades, uma combinação de boa tenacidade de material de base e propriedades de resistência pode ser conseguida e qualquer fratura ocorrendo durante um teste de tração de uma solda irá ocorrer tão distante quanto possível a partir da linha de fusão.

[0008] Carbono é necessitado para conseguir alta resistência de material de base e os outros elementos listados acima promovem a resistência da solda de maneira tal a evitar zonas amolecidas em uma costura soldada que devesse “capturar” a fratura. Manganês, molibdênio e vanádio também promovem a resistência de aço de resfriamento brusco e temperado.

[0009] A partir de um ponto de vista de tenacidade, é importante possuir um conteúdo de carbono que venha a ser tão baixo quanto possível. A quantidade de cada elemento nas concretizações (a) até (d) proporciona uma boa combinação de tenacidade e alta resistência.

[0010] Aço laminado a quente possuindo a composição química determinada acima e fabricado utilizando o método descrito aqui exibe alta resistência [isto é, resistência à deformação (Rp0,2) de pelo menos 1.100 MPa] longitudinal e/ou transversal para uma direção de laminação e uma resistência à tração de pelo menos 1.120 MPa longitudinal e/ou transversal para uma direção de laminação, boa flexibilidade (isto é, um raio de encurvamento mínimo de 5,0 x espessura longitudinal e/ou transversal para a direção de laminação, preferivelmente 4,0 x espessura longitudinal de uma direção de laminação ou mais preferivelmente 3,5 x espessura longitudinal de uma direção de laminação e uma tenacidade ao impacto de pelo menos 34 J/cm2 e mais preferivelmente uma tenacidade ao impacto de pelo menos 50 J/cm2 quando um espécime entalhado de Charpy V possuindo uma espessura de 5 mm - 10 mm é mensurada a -400C longitudinalmente para a direção de laminação, e boa ductibilidade (isto é, um alongamento A% de pelo menos 8% longitudinal e/ou transversal para a direção de laminação, preferivelmente de pelo menos 10% ou o mais preferivelmente de pelo menos 12%). Propriedades mecânicas são definidas em concordância com as instruções de testagem de padrão ISO 10025-6.

[0011] Preferivelmente, esta combinação de propriedades é conseguida tanto nos laminados a quente assim produzidos e quanto nos produtos de aço temperado e na área de HAZ (heat affected zone) (zona afetada por calor) de produtos de aço laminados a quente soldados (que são soldados utilizando um material de enchimento que é designado para aços possuindo uma resistência à deformação de pelo menos 1.100 MPa, preferivelmente de pelo menos 960 MPa, mais preferivelmente de pelo menos 900 MPa, o mais preferivelmente de pelo menos 890 MPa, tal como X90 ou preferivelmente X96).

[0012] O estado da técnica inclui lâminas de aço laminado a quente possuindo uma resistência à deformação (Rp0,2) de pelo menos 1.100 MPa, embora aquelas lâminas de aço laminado a quente não possuam tal boa soldabilidade ou tais boas propriedades mecânicas quando soldadas.

[0013] A expressão aço laminado a quente conforme utilizada aqui significa um aço que é laminado a quente para ser assemelhado a lâmina, tal como uma placa pesada laminada a quente ou preferivelmente aço em tira laminada a quente. A espessura do aço em tira laminada a quente pode ser de 2 mm - 15 mm, preferivelmente de 2,5 mm - 10 mm. A espessura da placa pesada laminada a quente pode ser de 4 mm - 50 mm, preferivelmente de 5 mm - 25 mm.

[0014] Em concordância com uma concretização da presente invenção, o aço laminado a quente compreende 0,4% em massa - 1,7% em massa de Cr, preferivelmente 1% em massa - 1,7% em massa de Cr.

[0015] Em concordância com uma concretização da presente invenção, a composição química contém tanto Ni e quanto Cu, e a quantidade de Ni > 0,33 x a quantidade de Cu, preferivelmente a quantidade de Ni > 0,5 x a quantidade de Cu de maneira tal a manter alta qualidade de superfície do aço em laminação a quente. Adicionalmente, os custos de liga do aço laminado a quente podem ser mantidos tão baixos quanto possível enquanto conseguindo as propriedades vantajosas do aço laminado a quente em concordância com a presente invenção (na medida em que Níquel é um elemento de liga dispendioso). Níquel previne que Cobre venha a fundir sob a escala que pode ser formada sobre as superfícies exteriores do aço quando ele é recozido antes de laminação a quente e que compreende óxidos de ferro e em conseqüência disso previne que Cobre venha a ir para os limites de grão, o que pode enfraquecer os limites de grão. Limites de grão enfraquecidos podem promover rachadura de superfície e defeitos durante o processo de laminação a quente.

[0016] Em concordância com uma concretização da presente invenção a composição química contém tanto Ni e quanto Cu em uma quantidade total de pelo menos 0,5% em massa, ou de pelo menos 1,0% em massa, ou de pelo menos 1,2% em massa.

[0017] Em concordância com uma concretização da presente invenção, o aço laminado a quente possui uma resistência à tração de pelo menos 1.120 MPa, ou de pelo menos 1.130 MPa, ou de pelo menos 1.200 MPa, e/ou no máximo de 1.250 MPa ou no máximo de 1.300 MPa, ou no máximo até de 1.450 MPa longitudinal e/ou transversal para a direção de laminação.

[0018] Em concordância com uma concretização da presente invenção, o aço laminado a quente é gás ativo de metal [metal active gas (MAG)] soldado com ou sem reforço, preferivelmente com reforço, utilizando um método de soldagem de ranhura em V ou em Y, por intermédio do que um primeiro passo é soldado a partir de uma lateral de fundo ou de topo, preferivelmente a partir de uma lateral de fundo, e outros passos a partir de uma lateral de topo, utilizando consumíveis de soldagem possuindo uma resistência à tração de 1.100 MPa, preferivelmente de 960 MPa, mais preferivelmente de 900 MPa, o mais preferivelmente 890 MPa, e um tempo t8/5 de 8 segundos - 12 segundos, preferivelmente de 6 segundos - 18 segundos, mais preferivelmente de 5 segundos - 20 segundos. Fratura é pelo menos de 1 mm a partir da linha de fusão, preferivelmente de 2 mm, mais preferivelmente de 3 mm ou mais.

[0019] Utilização de um método de soldagem de ranhura em V ou em Y, por intermédio do que um primeiro passo é soldado a partir de uma lateral de fundo ou de topo, preferivelmente a partir de uma lateral de fundo, e outros passos a partir de uma lateral de topo, utilizando consumíveis de soldagem possuindo uma resistência à tração de 1.100 MPa, preferivelmente de 960 MPa, mais preferivelmente de 900 MPa, o mais preferivelmente de 890 MPa, e um tempo t8/5 de 8 segundos - 12 segundos, preferivelmente de 6 segundos - 18 segundos, mais preferivelmente de 5 segundos - 20 segundos.

[0020] O tempo t8/5 é o tempo que se toma para uma costura de solda e uma zona afetada por calor adjacente (HAZ) para resfriar a partir de 8000C até 5000C. A expressão “costura de solda” significa a área de solda total (WM e HAZ). Um tempo t8/5 menor do que 5 segundos pode adversamente afetar as propriedades de tenacidade do aço. Um tempo t8/5 maior do que 20 segundos pode adversamente afetar a resistência do aço. A fratura do espécime de teste de tensão transversal soldado por MAG não ocorre no metal soldado ou linha de fusão e a fratura é movida > 1 mm ou > 2 mm ou > 3 mm a partir da linha de fusão com ou sem reforço quando utilizando consumíveis de soldagem possuindo uma resistência à tração de 1.100 MPa, preferivelmente de 960 MPa, mais preferivelmente de 900 MPa, o mais preferivelmente de 890 MPa, e um tempo t8/5 de 8 segundos - 12 segundos, preferivelmente de 6 segundos - 18 segundos, mais preferivelmente de 5 segundos - 20 segundos.

[0021] Em concordância com uma concretização da presente invenção, o aço laminado a quente possui um alongamento de pelo menos 7%, preferivelmente de pelo menos 8%, mais preferivelmente de pelo menos 9% quando um teste de tração é realizado através de uma costura de solda de um produto de aço laminado a quente soldado onde a solda é longitudinal para a direção de laminação. O aço laminado a quente é soldado utilizando consumíveis de soldagem possuindo uma resistência à tração de 1.100 MPa, preferivelmente de 960 MPa, mais preferivelmente de 900 MPa, o mais preferivelmente de 890 MPa, e um tempo t8/5 de 8 segundos - 12 segundos, preferivelmente de 6 segundos - 18 segundos, mais preferivelmente de 5 segundos - 20 segundos.

[0022] A presente invenção também diz respeito a um método para fabricação de aço laminado a quente em concordância com quaisquer das concretizações da presente invenção e possuindo uma composição química contendo (em % em massa): • C 0,10 - 0,2; preferivelmente 0,10 - 0,18; mais preferivelmente 0,12 - 0,18; • Si 0 - 0,7; preferivelmente 0,03 - 0,50; mais preferivelmente 0,10 - 0,30; • Mn 1,1 - 2,2; preferivelmente 1,4 - 1,8; mais preferivelmente 1,4 - 1,7; • Nb 0 - 0,06; preferivelmente 0 - 0,04; mais preferivelmente 0 - 0,005; • Ti 0 - 0,15; preferivelmente 0 - 0,05; mais preferivelmente 0,005 - 0,02; • V mais do que 0,03 e < 0,25; preferivelmente mais do que 0,10 e < 0,20; • Al 0,01 - 0,15; preferivelmente 0,015 - 0,08; • B 0,0005 - 0,010; preferivelmente 0,0005 - 0,005; mais preferivelmente 0,001 - 0,003; • Cr 0,1 - 1,7; preferivelmente 0,4 - 1,7; ou 0,6 - 1,5; ou mais do que 1,0% em massa; • Mo 0,15 - 0,8; preferivelmente 0,2 - 0,5; • Cu 0 - 1,5; preferivelmente 0,1 - 1,0; • Ni 0,3 - 2,5; preferivelmente 0,5 - 2,5; mais preferivelmente 0,7 - 1,7; • P 0 - 0,015; preferivelmente 0 - 0,009; • S 0 - 0,008; preferivelmente 0 - 0,004; • Zr 0 - 0,2; preferivelmente 0 - 0,01; • Ca 0 - 0,004; preferivelmente 0,001 - 0,003; • preferivelmente N 0 - 0,01% em massa, mais preferivelmente < 0,006% em massa; • balanço Fe e impurezas inevitáveis; por intermédio do que: a) quando 0,1 < C < 0,11, então, Mn > 1,6 e V > 0,14 e Mo > 0,5 (em % em massa); b) quando 0,11 < C < 0,125, então, Mn > 1,45 e V > 0,13 e Mo > 0,35 (em % em massa); c) quando 0,125 < C < 0,15, então, Mn > 1,35 e V > 0,12 e Mo > 0,20 (em % em massa); e: d) quando C > 0,15 e V > 0,11, então, Mn > 1,3 e Mo > 0,15 (em % em massa) ou: quando C > 0,15 e V 0,03 - 0,11, então, Mn > 1,3 e Mo > 0,15 e Nb > 0,02 e Cr + Cu + Ni > 1,4 (em % em massa).

[0023] O método compreende as seguintes etapas realizadas na seguinte ordem: - aquecimento para uma temperatura de austenitizaçao de 1.0000C — 1.3500C, preferivelmente de 1.2000C — 1.3500C; - laminação a quente de maneira tal que uma temperatura de laminação de acabamento é de 7600C - 1.0500C, preferivelmente de 7600C - 9600C; - resfriamento brusco para uma temperatura de 3000C ou menos, preferivelmente de 1500C ou menos.

[0024] Resfriamento brusco resulta em pelo menos 90% de martensita na microestrutura, preferivelmente em 95% de martensita, e mais preferivelmente em 99% de martensita quando a microestrutura é examinada em espessura de M.

[0025] É benéfico utilizar tais temperaturas de austenitização relativamente altas devido para o fato de que em laminação em tira a espessura final é pequena e aço tende a resfriar durante laminação. Por utilização de altas temperaturas de aquecimento, aço é mais quente durante laminação em tira e forças de laminação são menores. Refino de grão de austenita é também mais fácil então. Temperaturas de austenitização mais altas também promovem estrutura de grão mais uniforme antes de laminação.

[0026] Se temperaturas muito altas (de mais do que 1.3500C) são utilizadas existe um risco de que grande tamanho de grão irá ser obtido. Adicionalmente, aço pode oxidar agressivamente e pode existir uma perda de rendimento devido para o fato de alto escalonamento. Adicionalmente, custos de produto irão ser aumentados.

[0027] A etapa de resfriamento brusco é preferivelmente uma etapa de resfriamento brusco direto, que é, por exemplo, conduzida por um máximo de 15 segundos depois do ultimo passo de laminação a quente. A taxa de resfriamento durante resfriamento brusco é tipicamente de 300C/s — 1500C/s.

[0028] Em concordância com uma outra concretização da presente invenção, para maximização de alongamento total em uma direção transversal para a direção de laminação, o método compreende a etapa de recozimento de têmpera em uma temperatura de 5000C - 6500C, mais preferivelmente de 5500C - 6500C, por intermédio do que o tempo de temperamento é de 1 hora ou mais, ou recozimento de têmpera em uma temperatura de 5000C - 7500C, mais preferivelmente de 5500C - 7500C, se o tempo de temperamento é de menos do que 1 hora. Tempo de temperamento é o tempo de espera depois que o aço tiver alcançado a temperatura de temperamento. O recozimento de têmpera aperfeiçoa a tenacidade ao impacto e alongamento do aço laminado a quente enquanto mantendo sua resistência. Quando alongamento total máximo não é requerido, a etapa de recozimento de têmpera é realizada em uma temperatura de 1500C - 4990C, mais preferivelmente de 1800C - 2500C com qualquer tempo de temperamento utilizado. A microestrutura do aço laminado a quente antes da etapa de recozimento de têmpera contém pelo menos 90% de martensita, preferivelmente pelo menos 95% de martensita e mais preferivelmente pelo menos 99% de martensita quando referida microestrutura é examinada em espessura de M.

[0029] Deve ser observado que a etapa de recozimento de têmpera pode ser conduzida imediatamente depois do resfriamento brusco. Alternativamente, uma ou mais adicionais etapas de método podem ser realizadas entre a etapa de resfriamento brusco e a etapa de recozimento de têmpera. Por exemplo, o aço resfriado brusco pode ser submetido para uma etapa de decapagem de ácido e/ou de resfriamento e/ou de alisamento.

[0030] As propriedades mecânicas do aço laminado a quente como produzido e quando soldado são boas por devido para o fato da composição química do aço e devido para o fato de que o material é temperado em uma temperatura relativamente alta de pelo menos 5000C, preferivelmente de pelo menos 5500C e mais preferivelmente de pelo menos 5800C. Se o tempo de temperamento é relativamente curto, isto é, de menos do que 1 hora, (por exemplo, quando temperamento de indução é utilizado), a temperatura de temperamento pode ser mais alta, por exemplo, 500C mais alta ou mais. A temperatura de temperamento máxima é preferivelmente de 7500C.

[0031] Em concordância com uma concretização da presente invenção, o recozimento de têmpera é preferivelmente realizado em uma fornalha outra do que uma fornalha do tipo de sino, isto é, a etapa de recozimento de têmpera é preferivelmente não realizada em uma fornalha do tipo de sino, mas qualquer outro adequado tipo de fornalha. Uma fornalha do tipo de sino é uma fornalha de batelada que consiste de uma câmara isolada com uma concha (casco) de aço e um sistema de aquecimento. Fornalhas de sino possuem coberturas removíveis chamadas de sinos, que são abaixadas sobre a carga e forno utilizando um guindaste. Um sino interno é colocado sobre o forno e selado para suprir uma atmosfera de proteção. Um sino externo é abaixado para proporcionar o suprimento de calor. Se recozimento de têmpera é realizado em uma fornalha do tipo de sino, o aço pode tipicamente ser submetido para uma temperatura de 4500C - 6000C por um longo período de tempo na medida em que a temperatura no interior da câmara isolada se eleva e cai lentamente, o que pode provocar fragilidade em alguns aços na medida em que segregações atômicas podem se formar em limites de grão, o que pode enfraquecer os aços e tornar os mesmos muito frágeis em temperatura ambiente.

[0032] Em concordância com uma concretização da presente invenção, o método compreende a etapa de laminação em tira do aço laminado a quente. O aço laminado a quente compreende um máximo de 0,005% em massa de nióbio e < 0,15% em massa de Carbono quando o aço laminado a quente é laminado em tira.

[0033] O aço laminado a quente compreende um mínimo de 0,005% em massa ou 0,04% em massa ou 0,02% em massa de Nióbio quando o aço laminado a quente não é laminado em tira. Mais do que 0,06% em massa de Nióbio não tem efeito ou somente um efeito menor sobre as propriedades de resistência do aço laminado a quente.

[0034] Quando de resfriamento brusco direto, a laminação em tira como um processo produz uma estrutura de grão de austenita mais alongada (nivelada, planificada) comparada com laminação em placa (chapa), onde o tempo para recristalização é mais longo e recristalização é mais fácil. Por utilização de Nióbio, a relação (taxa) de nivelamento pode ser aumentada. Para conseguir a mesma relação de nivelamento como para a laminação em tira, o aço em placa é freqüentemente em liga com Nióbio. Nivelamento de austenita aumenta a resistência e tenacidade ao impacto do aço.

[0035] Quando aço é reaquecido e resfriado bruscamente depois de laminação a quente, Nióbio é necessitado para obter alta resistência e resistência ao impacto. A quantidade mínima de Nióbio requerida é, então, > 0,005% em massa, preferivelmente > 0,02% em massa.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS DA PRESENTE INVENÇÃO

[0036] A presente invenção irá aqui posteriormente ser adicionalmente explanada por intermédio de exemplos não limitantes com referência para as figuras anexadas onde:

[0037] A Figura 1 mostra um fluxograma mostrando as etapas de um método em concordância com uma concretização da presente invenção;

[0038] A Figura 2 mostra perfis de dureza (rigidez) para material possuindo uma espessura de 8 mm sobre a solda testado a partir da lateral de face (isto é, a lateral na qual soldagem acontece) e a lateral de raiz (isto é, a lateral oposta para a lateral na qual soldagem acontece); e:

[0039] A Figura 3 mostra perfis de dureza (rigidez) para material possuindo uma espessura de 4 mm sobre a solda testado a partir da lateral de face e a lateral de raiz.

[0040] Deve ser observado que todas as características apresentadas com referência para um aço laminado a quente em concordância com a presente invenção também se aplicam para um método em concordância com a presente invenção, e vice versa.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE CONCRETIZAÇÕES DA PRESENTE INVENÇÃO

[0041] A Figura 1 mostra as etapas de um método para fabricação de aço laminado a quente em concordância com quaisquer das concretizações da presente invenção possuindo uma composição química contendo (em % em massa): • C 0,10 - 0,2; preferivelmente 0,10 - 0,18; mais preferivelmente 0,12 - 0,18; • Si 0 - 0,7; preferivelmente 0,03 - 0,50; mais preferivelmente 0,10 - 0,30; • Mn 1,1 - 2,2; preferivelmente 1,4 - 1,8; mais preferivelmente 1,4 - 1,7; • Nb 0 - 0,06; preferivelmente 0 - 0,04; mais preferivelmente 0 - 0,005; • Ti 0 - 0,15; preferivelmente 0 - 0,05; mais preferivelmente 0,005 - 0,02; • V mais do que 0,03 e < 0,25; preferivelmente mais do que 0,10 e < 0,20; • Al 0,01 - 0,15; preferivelmente 0,015 - 0,08; • B 0,0005 - 0,010; preferivelmente 0,0005 - 0,005; mais preferivelmente 0,001 - 0,003; • Cr 0,1 - 1,7; preferivelmente 0,4 - 1,7; ou 0,6 - 1,5; ou mais do que 1,0% em massa; • Mo 0,15 - 0,8; preferivelmente 0,2 - 0,5; • Cu 0 - 1,5; preferivelmente 0,1 - 1,0; • Ni 0,3 - 2,5; preferivelmente 0,7 - 1,7; • P 0 - 0,015; preferivelmente 0 - 0,009; • S 0 - 0,008; preferivelmente 0 - 0,004; • Zr 0 - 0,2; preferivelmente 0 - 0,01; • Ca 0 - 0,004; preferivelmente 0,001 - 0,003; • preferivelmente N 0 - 0,01% em massa, mais preferivelmente < 0,006% em massa; • balanço Fe e impurezas inevitáveis; por intermédio do que: a) quando 0,1 < C < 0,11, então, Mn > 1,6 e V > 0,14 e Mo > 0,5 (em % em massa); b) quando 0,11 < C < 0,125, então, Mn > 1,45 e V > 0,13 e Mo > 0,35 (em % em massa); c) quando 0,125 < C < 0,15, então, Mn > 1,35 e V > 0,12 e Mo > 0,20 (em % em massa); e: d) quando C > 0,15 e V > 0,11, então, Mn > 1,3 e Mo > 0,15 (em % em massa) ou: quando C > 0,15 e V 0,03 - 0,11, então, Mn > 1,3 e Mo > 0,15 e Nb > 0,02 e Cr + Cu + Ni > 1,4 (em % em massa).

[0042] O método compreende a etapa de aquecimento de uma placa de aço possuindo a composição química descrita acima para uma temperatura de austenitização de 1.0000C - 1.3500C.

[0043] A espessura da placa de aço é, por exemplo, de 210 mm e é preferivelmente aquecida para uma temperatura de austenitização de 1.2000C - 1.3500C, onde ela é mantida até que ela seja adequadamente de calor uniforme e que os elementos de liga tenham adequadamente sido dissolvidos para a matriz. Tipicamente, isto leva (demora) diversas horas. Se a temperatura de austenitização está abaixo de 1.2000C, pode existir um perigo de que não todos dos elementos de liga irão se dissolver para a austenita, isto é, a austenita não é feita homogênea e durante o temperamento, o endurecimento de precipitação pode permanecer em um nível baixo. Por outro lado, se a temperatura de austenitização é mais alta do que 1.3500C, isto irá resultar em um tamanho de grão excepcionalmente grande da austenita e oxidação aumentada da superfície de placa. Tempo de recozimento no reaquecimento é tipicamente variado na faixa de 2 horas - 4 horas, mas, dependendo da tecnologia de fornalha selecionada e da espessura da placa, este tempo pode também ser mais longo do que 4 horas ou mais curto do que 2 horas.

[0044] Depois da etapa de aquecimento, laminação a quente é conduzida, o que pode tipicamente compreender uma etapa de desbaste e uma subseqüente etapa de laminação de acabamento. A temperatura de laminação a quente no último passo é de 7600C - 1.0500C. Preferivelmente, a temperatura de laminação de acabamento no último passo da laminação a quente é 7600C - 9600C. A temperatura final de laminação a quente é preferivelmente acima de 8300C ou mais preferivelmente de pelo menos 8500C de maneira tal que forças de laminação permanecem razoáveis, e no máximo de 9400C, e mais preferivelmente de 9200C no máximo, em que, inter alia, excelente qualidade de superfície é assegurada.

[0045] Depois de laminação a quente, ou laminação em tira, o aço é resfriado bruscamente, isto é, resfriado em uma taxa de resfriamento acelerada, tipicamente de 300C/s — 1500C/s, utilizando uma etapa de resfriamento, por exemplo, preferivelmente em uma taxa de resfriamento máxima de 1200C/s, em um meio de resfriamento brusco adequado, tal como água ou óleo, para uma temperatura de 3000C ou menos, ou preferivelmente de 1500C ou menos, isto é, qualquer temperatura entre temperatura normal/ambiente e 3000C. Se ele é um produto em tira ele é bobinado naquela temperatura, isto é, em uma temperatura de bobinamento de 3000C ou menos. Preferivelmente, a resfriamento brusco é resfriamento brusco direto conduzido por um máximo de 15 segundos depois do ultimo passo de laminação a quente.

[0046] Este resfriamento brusco determina ao aço suas excepcionalmente boas propriedades mecânicas incluindo boa tenacidade ao impacto combinada com boa flexibilidade. Preferivelmente, a temperatura final de resfriamento brusco é em um máximo de 1500C, devido para o fato de que, neste caso, depois de resfriamento brusco, um produto de aço com bom nivelamento (planicidade) é conseguido.

[0047] O aço de resfriamento brusco é subseqüentemente submetido para recozimento de têmpera em uma temperatura de 5000C - 6500C se o tempo de temperamento é de 1 hora ou mais, ou recozimento de têmpera em uma temperatura de 5000C - 7500C se o tempo de temperamento é de menos do que 1 hora. Se a temperatura de temperamento é de 4000C - 7500C, então, o recozimento de têmpera é tipicamente realizado em uma fornalha outra do que uma fornalha do tipo de sino de maneira tal a evitar o risco de adversamente afetar as propriedades de resistência e de tenacidade do aço. Entretanto, se a temperatura de temperamento é de 1500C - 2500C, então, o recozimento de têmpera pode também ser realizado em uma fornalha do tipo de sino sem adversamente afetar as propriedades de resistência e de tenacidade do aço e para minimizar custos de produção. Temperamento em temperaturas de recozimento de 2500C - 4000C não é recomendado devido para o fato de fragilização de temperamento em baixa temperatura, se boas propriedades de tenacidade são requeridas. Tipicamente, temperaturas mais altas promovem bons valores de alongamento totais, e temperaturas de temperamento mais baixas promovem propriedades de resistência mais altas.

[0048] Um tratamento de têmpera adequado é definido pela fórmula P = T*(20+logt), onde a temperatura (T) é em 0K e o tempo é em horas. O parâmetro de Larsen Miller, (P), é entre 15 - 19,5; e preferivelmente entre 16 - 18.

[0049] A etapa de recozimento de têmpera pode ser realizada sobre aço de resfriamento brusco, tal como lâmina (folha) de aço cortada a partir de uma bobina, ou em uma lâmina de aço que é continuamente desenrolada a partir de uma bobina, ou uma placa pesada. No caso de um produto em tira, a etapa de recozimento de têmpera pode alternativamente ser realizada sobre uma integridade de bobina, por exemplo, em uma fornalha do tipo de sino.

[0050] A microestrutura do aço laminado a quente antes da etapa de recozimento de têmpera contém pelo menos 90% de martensita, preferivelmente pelo menos 95% de martensita e mais preferivelmente pelo menos 99% de martensita quando a microestrutura é examinada em espessura de M. A maior parte da microestrutura irá ser martensita embora ela possa conter alguma bainita. O conteúdo de ferrita e pearlita antes da etapa de recozimento de têmpera tem que ser no total de menos do que 10%, preferivelmente de menos do que 5%.

[0051] Conteúdo de Manganês como uma porcentagem em peso é de 1,1% em massa - 2,2% em massa de maneira tal a assegurar boa temperabilidade no metal de solda e HAZ de aço laminado a quente soldado. Manganês também promove temperabilidade do material de base durante a etapa de resfriamento brusco. A expressão “metal de solda” é intencionada para significar a parte da costura de solda que consiste primordialmente de material de enchimento.

[0052] O conteúdo de Manganês máximo deve ser ajustado em concordância com a equação de maneira tal a prevenir segregações excessivas e assegurar boa resistência ao impacto: Conteúdo de Manganês máximo (em % em massa) = 2,7 - 5* conteúdo de Carbono (em % em massa).

[0053] Molibdêni o precipita em recozimento de têmpera, o que diminui a diminuição de resistência provocada por tratamento de temperamento e, por conseqüência, auxilia em consecução de alta resistência. Adicionalmente, Molibdênio é utilizado inter alia para prevenir a fragilidade de aço por desaceleração de infiltração de inter alia Fósforo para as fronteiras de grão durante recozimento de têmpera. Molibdênio também eficientemente aumenta a temperabilidade do material de base e assegura boas propriedades de resistência de costuras soldadas de aço laminado a quente soldado.

[0054] Foi encontrado que Nióbio pode diminuir a flexibilidade de um aço laminado a quente se ele está presente em uma grande quantidade. A utilização de Nióbio como um elemento de liga é, entretanto, de vantagem em consecução de adequada resistência e tenacidade ao impacto em aço laminado a quente. Nióbio promove menor tamanho de grão em aço, o que resulta em melhores propriedades do aço. Nióbio pode ser necessitado, especialmente no caso de placa pesada, para possibilitar menores quantidades de outros elementos de liga que promovem boas propriedades de resistência e de tenacidade a serem utilizadas. No caso de um produto em tira de resfriamento brusco direto, o aço pode ser também feito sem utilização de Nióbio. Nióbio é conseqüentemente um elemento de liga opcional no aço laminado a quente em concordância com a presente invenção, o conteúdo do qual deve ser limitado para 0,06% em massa, preferivelmente para 0,04% em massa, e mais preferivelmente até 0,005% em massa, em que as melhores propriedades de flexibilidade possíveis para aço laminado a quente são asseguradas.

[0055] Titâni o é um elemento de liga opcional no aço laminado a quente em concordância com a presente invenção, que pode ser requerido para aglutinação (ligação) de Nitrogênio no aço, e de maneira tal que Boro funciona eficientemente como uma aperfeiçoador de temperabilidade e não forma nitretos de Boro. Titânio é utilizado, devido para o fato de que ele funciona mais confiavelmente com aço de resfriamento brusco do que Alumínio. O conteúdo de Titânio é de 0 - 0,15% em massa, preferivelmente de 0 - 0,05% em massa e mais preferivelmente de 0,005% em massa - 0,02% em massa. Nitretos de Titânio exibem crescimento de grão na zona afetada por calor de uma solda e aperfeiçoam as propriedades de tenacidade de uma costura de solda. Por outro lado, em conteúdos mais altos do que 0,02% em massa, a quantidade de nitretos de Titânio de tamanho relativamente grande, TiN pode aumentar, o que é prejudicial em termos das propriedades de tenacidade ao impacto e de encurvamento do aço laminado a quente. A relação Ti/N do aço laminado a quente é preferivelmente na faixa de 3 - 4. Entretanto, maiores conteúdos de Titânio acima de 0,15% em massa podem ser utilizados para aumentar resistência na condição como temperada.

[0056] Conteúdo de Vanádio no aço laminado a quente em concordância com a presente invenção tem que ser de mais do que 0,1% em massa, preferivelmente de mais do que 0,10 e < 0,20% em massa, ou pelo menos 0,11% em massa de Vanádio, ou pelo menos 0,12% em massa de Vanádio, ou pelo menos 0,13% em massa de Vanádio, ou pelo menos 0,14% em massa de Vanádio de maneira tal a assegurar alta resistência. Foi, entretanto, descoberto que uma quantidade excessivamente alta de Vanádio é prejudicial para a tenacidade ao impacto do aço resfriado bruscamente e temperado. A quantidade de Vanádio não deveria conseqüentemente exceder 0,25% em massa. Vanádio possui um forte efeito de fortalecimento de precipitação depois de temperamento e é necessitado para conseguir alta resistência tanto em metal de base e quanto na HAZ.

[0057] Alumíni o é utilizado para condensar aço, isto é, para aglutinar (ligar) oxigênio a partir do aço. O conteúdo de Alumínio é de 0,1% em massa - 0,15% em massa, preferivelmente de 0,015% em massa - 0,08% em massa para prevenir excessiva formação de óxidos de alumínio.

[0058] Boro é um elemento de liga efetivo que promove temperabilidade do aço no resfriamento brusco, ele é um elemento de liga essencial nesta presente invenção na medida em que ele promove propriedades de resistência e de dureza (rigidez) no metal de solda e zona afetada por calor (HAZ). Durante soldagem, Boro se move a partir do material base para o metal de solda, em conseqüência disso, aumentando a dureza (rigidez) do metal de solda. Isto assegura que fratura não ocorre no metal de solda ou linha de fusão. Fratura pode ser movida tão distante quanto possível para fora a partir da linha de fusão em direção do material de base em altas cargas estáticas. O conteúdo de Boro é de 0, 0005% em massa - 0,010% em massa, preferivelmente de 0,0005% em massa - 0,005% em massa e mais preferivelmente de 0,001% em massa - 0,003% em massa. Um conteúdo de Boro de pelo menos 0,0005% em massa promove temperabilidade do material de base e da HAZ, assegurando boas propriedades de resistência. Por outro lado, um conteúdo de Boro de mais do que 0,005% em massa é inútil quando considerada temperabilidade do material de base e da HAZ. Quando o conteúdo de Boro é de mais do que 0,001% em massa, ele assegura emparelhamento de propriedades de resistência da solda e localização de fratura como previamente descritas. Um conteúdo de Boro de mais do que 0,010% em massa pode ser prejudicial para as propriedades mecânicas do aço.

[0059] O conteúdo de Crômio de aço laminado a quente em concordância com a presente invenção é de 0,1% em massa - 1,7% em massa, preferivelmente de 0,4% em massa - 1,7% em massa ou 0,6% em massa - 1,5% em massa, ou de mais do que 1,0% em massa de maneira tal a conseguir alta resistência e boa temperabilidade tanto no aço laminado a quente como produzido e quanto na HAZ de um produto de aço laminado a quente soldado. Crômio também promove resistência de temperamento.

[0060] Em concordância com uma concretização da presente invenção, a composição química de aço laminado a quente em concordância com a presente invenção contém tanto Ni e quanto Cu em uma quantidade total de pelo menos 0,5% em massa, ou de pelo menos 1,0% em massa, ou de pelo menos 1,2% em massa. Cobre é um elemento de liga opcional. Ele pode ser utilizado em uma quantidade acima de até 1,5% em massa, preferivelmente de 0,1% em massa - 1,0% em massa de maneira tal a aumentar a resistência ou aperfeiçoar a resistência ao clima do aço laminado a quente.

[0061] Em concordância com uma concretização da presente invenção, a composição química contém tanto Ni e quanto Cu, e a quantidade de Ni > 0,33 x a quantidade de Cu, preferivelmente a quantidade de Ni > 0,5 x a quantidade de Cu. Cr + Cu + Ni é entre 0,4 - 5,7; preferivelmente entre 1,4 - 3,5 e mais preferivelmente entre 2 - 3.

[0062] Níquel é um elemento de liga essencial no aço laminado a quente em concordância com a presente invenção, e ele aperfeiçoa a tenacidade das zonas afetadas por calor e o metal de solda de costuras soldadas e ele também aperfeiçoa a qualidade de superfície do aço laminado a quente contendo Cobre, mas pode, sob algumas circunstâncias, ligeiramente diminuir a tenacidade ao impacto do aço temperado.

[0063] Fósforo enfraquece a tenacidade ao impacto de aço de resfriamento brusco e temperado e o conteúdo de Fósforo deveria conseqüentemente ser limitado para um máximo de 0,015% em massa, preferivelmente para um máximo de 0 - 0,009% em massa.

[0064] Conteúdo de enxofre é limitado para um máximo de 0,008% em massa, preferivelmente para um máximo de 0,004% em massa, para assegurar boa tenacidade ao impacto e formabilidade no aço laminado a quente em concordância com a presente invenção.

[0065] Zircônio é um elemento de liga opcional que pode substituir Nióbio se necessitado for. O conteúdo de Zircônio pode ser entre 0 - 0,2% em massa, preferivelmente entre 0 - 0,01% em massa.

[0066] Cálcio é um elemento de liga opcional que pode ser utilizado para modificar a morfologia de inclusões no aço. O conteúdo de Cálcio pode ser entre 0 - 0,004% em massa. Se a quantidade de Cálcio excede 0,004% em massa, as inclusões no aço podem ser excessivamente grandes, o que pode adversamente afetar as propriedades físicas do aço.

[0067] Em concordância com uma concretização da presente invenção, o aço laminado a quente possui uma resistência à tração de pelo menos 1.120 MPa e de até 1.450 MPa.

[0068] Em concordância com uma concretização da presente invenção, o aço laminado a quente possui um alongamento A% de pelo menos 8% (isto é, permanente alongamento de comprimento, expresso em porcento de comprimento) ou ainda mesmo de pelo menos 10% ou de pelo menos 12% longitudinal e/ou transversal para a direção de laminação. O aço laminado a quente possui um tal alongamento em sua condição como produzido. O aço laminado a quente também possui um alongamento de pelo menos 7%, preferivelmente de pelo menos 8%, mais preferivelmente de pelo menos 9% quando um teste de tração (tensão) é realizado através de uma costura de solda de um produto de aço laminado a quente soldado onde a solda é longitudinal para a direção de laminação.

[0069] Em concordância com uma concretização da presente invenção, o aço laminado a quente possui uma tenacidade ao impacto de pelo menos 34 J/cm2 e mais preferivelmente uma tenacidade ao impacto de pelo menos 50 J/cm2 quando um espécime entalhado de Charpy V possuindo uma espessura de 5 mm - 10 mm é mensurado a -200C e mais preferivelmente a -400C longitudinalmente e/ou transversal para a direção de laminação. O aço laminado a quente possui uma tal resistência de impacto em sua condição como produzido.

[0070] As propriedades mecânicas do aço laminado a quente neste documento foram determinadas em concordância com as instruções de testagem de padrão ISO 10025-6:2004.

[0071] Em concordância com uma concretização da presente invenção, o aço laminado a quente é soldado por gás ativo de metal (MAG) com ou sem reforço, utilizando um método de soldagem de ranhura em V ou em Y, por intermédio do que um primeiro passo é soldado a partir de uma lateral de fundo ou de topo, preferivelmente a partir de uma lateral de fundo, e outros passos a partir de uma lateral de topo, utilizando consumíveis de solda possuindo uma resistência à tração de 1.100 MPa, preferivelmente de 960 MPa, mais preferivelmente de 900 MPa, o mais preferivelmente 890 MPa, e um tempo t8/5 de 8 segundos - 12 segundos, preferivelmente de 6 segundos - 18 segundos, mais preferivelmente de 5 segundos - 20 segundos, que podem ser determinados por soldagem do aço laminado a quente e mensuração do tempo que demora para a costura de solda e a zona afetada por calor adjacente (HAZ) para resfriar a partir de 8000C para 5000C.

[0072] Em concordância com uma concretização da presente invenção, o aço laminado a quente possui um raio de encurvamento mínimo de 5,0 x espessura ou mais preferivelmente um raio de encurvamento mínimo de 4,0 x espessura ou mais preferivelmente um raio de encurvamento mínimo de 3,5 x espessura longitudinalmente e/ou transversal para a direção de laminação. Com uma espessura de placa de 7 mm ou mais o aço possui um raio de encurvamento mínimo de 5,0 x espessura ou preferivelmente um raio de encurvamento mínimo de 4,0 x espessura ou mais preferivelmente um raio de encurvamento mínimo de 3,5 x espessura longitudinalmente para a direção de laminação, e um raio de encurvamento mínimo de 5,0 x espessura transversal para a direção de laminação.

[0073] O aço laminado a quente em concordância com a presente invenção, é adequado para aplicações, tais como aplicações de desgaste ou estruturais, nas quais a o aço tem que exibir alta resistência em combinação com suficiente dureza (rigidez), flexibilidade e tenacidade ao impacto tanto nos produtos como produzidos e quanto na HAZ (zona afetada por calor) de produtos de aço laminados a quente soldados. Por exemplo, o aço laminado a quente em concordância com a presente invenção pode ser utilizado para produzir qualquer componente para construção, mineração, manipulação de material, movimentação de terra, condução de pilha (cravação de estacas), remoção de neve, paisagismo ou equipamento de perfuração de rocha. O aço laminado a quente pode, por exemplo, ser utilizado para produzir uma lança de elevação para uma escavadeira ou guindaste.

RESULTADOS DE TESTE

[0074] Testes foram conduzidos utilizando os aços possuindo as composições químicas apresentadas na Tabela 1 abaixo. A quantidade de cada elemento é determinada em % em massa, o balanço sendo Fe e impurezas inevitáveis outras do que Nitrogênio. Deveria ser notado que Nitrogênio pode também ser considerado para ser uma impureza inevitável. A quantidade de Nitrogênio é, entretanto, determinada na Tabela 1 juntamente com os intencionalmente adicionados elementos de liga. A quantidade de Nitrogênio é preferivelmente na faixa de 0 - 0,01% em massa.

[0075] Deveria ser notado que as composições rotuladas “INV” na Tabela 1 são aços que possuem a composição química e as propriedades físicas de aço em concordância com a presente invenção e que foram fabricados utilizando um método em concordância com a presente invenção. Exemplos comparativos que não possuem a composição química ou as propriedades físicas de aço em concordância com a presente invenção, ou que não foram fabricados utilizando um método em concordância com a presente invenção são rotulados “REF” na Tabela 1. Tabela 1: Composições químicas

[0076] Aços possuindo as composições químicas apresentadas na Tabela 1 foram laminados a quente para uma espessura de extremidade de 4 mm, 6 mm e 8 mm. Laminação a quente foi desempenhada em uma linha de laminação em tira a quente e tiras laminadas a quente foram diretamente resfriadas bruscamente depois de laminação e antes de bobinamento. Dependendo do tipo de fornalha de temperamento utilizada, o temperamento foi realizado antes ou depois de um processo de corte no comprimento. Se o temperamento foi desempenhado em fornalha do tipo de sino (código de temperamento “C” na Tabela 2 abaixo), então o processamento de corte no comprimento para tiras resfriadas bruscamente foi realizado depois de temperamento. No caso de temperamento de lâmina (folha) (código de temperamento “S” na Tabela 2), o processamento de corte no comprimento foi realizado antes do recozimento de têmpera. Dependendo do método de temperamento, o tempo de espera durante temperamento variou entre 15 minutos - 720 minutos.

[0077] Parâmetros de fabricação mais específicos são apresentados na Tabela 2. Onde: furnT = temperatura de reaquecimento antes de laminação a quente e o código de processo indica a localização geográfica na qual cada processo foi realizado.

[0078] Resultados de teste a partir de testes mecânicos e testes de flexibilidade são apresentados na Tabela 3. Aços em concordância com a presente invenção possuem uma resistência à deformação de mais do que 1.100 MPa, uma resistência à tração de mais do que 1.120 MPa, boa tenacidade ao impacto e, surpreendentemente, alongamento extremamente bom para fratura comparados com aços conhecidos. Considerando sua alta resistência, aço em concordância com a presente invenção também exibe propriedades de flexão muito boas.

[0079] Testes de flexão foram realizados utilizando flexão (encurvamento) de três pontos com amostras possuindo uma área de 300 x 300 mm2. Amostras foram encurvadas para um ângulo de 900 com uma prensa e todas as amostras foram encurvadas em uma configuração em Z de maneira tal que tanto a superfície superior e quanto a superfície inferior das amostras foram testadas. Propriedades mecânicas e flexibilidade das amostras foram testadas tanto longitudinalmente com respeito para a direção de laminação, e quanto transversalmente com respeito para a direção de laminação. Tabela 3: Propriedades físicas

Testes de soldagem

[0080] Testes de soldagem foram realizados utilizando um método de soldagem de gás ativo de metal (MAG) e ranhuras em V e em Y. Os consumíveis de soldagem utilizados foram em concordância com o padrão ENG 89 5 M21 Mn4Ni2.5CrMo (grau comercial X96). O primeiro passe foi soldado a partir de lateral de fundo ou de topo, preferivelmente a partir de lateral de fundo, e outros passes foram soldados a partir da lateral de topo. Consumíveis de soldagem possuindo uma resistência à tração de 960 MPa foram utilizados e t8/5 foi variado entre 6 segundos - 18 segundos. Testes à tração através da solda mostraram que a solda possuía uma resistência à deformação de 1.100 MPa (Rp0,2) e a fratura foi localizada no metal de base [base metal (BM)].

[0081] O alvo foi o de conseguir uma combinação de propriedades de resistência e de tenacidade que são tão boas quanto possível na solda de maneira tal que emparelhamento de propriedades de tração (de tensão) podem ser conseguido sem perda de tenacidade. Em adição, o alvo foi o de obter uma fratura em um teste de tensão estático sobre a solda que é localizada tão distante quanto possível a partir do metal de solda [weld metal (WM)] e linha de fusão [fusion line (FL)], que possibilita alongamento extremamente bom para valores de fratura para a estrutura soldada. O comportamento de uma estrutura soldada é previsível e seguro quando a fratura em carregamento estático acontece tão distante quanto possível para fora a partir de WM e FL e o alongamento para fraturar é alto. Os inventores descobriram que aços em concordância com a presente invenção podem preencher estes requerimentos até mesmo se a resistência à deformação para o material de base é de mais do que 1.100 MPa. Usualmente, aços conhecidos com uma tal alta resistência possuem uma fratura localizada sobre a solda (WM ou FL) quando um teste de tração (de tensão) é desempenhado, especialmente quando consumíveis de soldagem incomparáveis são utilizados (a resistência à deformação de consumíveis de soldagem incomparáveis é tipicamente de menos do que 1.100 MPa).

[0082] A Tabela 4 mostra os parâmetros de soldagem que foram utilizados nos testes e os resultados de teste obtidos. Aços em concordância com a presente invenção possuem uma fratura que é localizada em uma distância a partir da solda (WM e/ou FL) quando uma carga estática em um teste de tração (de tensão) é ajustada sobre a solda. É surpreendente comparado com aços conhecidos que tal comportamento pode ser conseguido com ou até mesmo sem reforço. Sem reforço, a conquista de tal comportamento é muito inovadora. Localização de fratura é rotulada “BM” na Tabela 4 quando a fratura está no material de base (base material), “HAZ” quando ela ocorre na Zona Afetada por Calor (Heat Affected Zone), e “WM” quando a fratura ocorre no Metal de Solda (Weld Metal). Tabela 4: Resultados de soldagem Onde t8/5 = tempo de resfriamento a partir de 8000C até 5000C na costura soldada. Tenacidade ao impacto foi mensurada utilizando espécimes possuindo uma espessura de 5 mm.

[0083] As Figuras 2 e 3 mostram perfis de dureza (rigidez) típicos sobre a costura soldada testada próxima para a lateral de face e a lateral de raiz das amostras soldadas. É surpreendente que aços em concordância com a presente invenção podem possuir um perfil de dureza (rigidez) muito suave sobre a solda e que não existem nenhumas zonas amolecidas que poderiam começar a emborcar durante um teste de tração (de tensão) e em conseqüência disso influenciar a localização da fratura. Normalmente, aços com uma resistência à deformação de 1.100 MPa soldados com consumíveis de soldagem incomparáveis (X90 e/ou X96) exibem algum amolecimento na HAZ e especialmente no WM. Aço em concordância com a presente invenção pode manter boa dureza (rigidez) na HAZ, mas também possuem boa dureza (rigidez) no WM devido para o fato da difusão de elementos de liga promovendo endurecimento (isto é, Boro). Baixo conteúdo de carbono nos aços em concordância com a presente invenção (isto é, 0,1% em massa - 0,20% em massa de Carbono) assegura que uma solda possui alta tenacidade e bem como boa dureza (rigidez).

[0084] Adicionais modificações da presente invenção dentro do escopo das reivindicações de patente deverão ser aparentes para uma pessoa especializada no estado da técnica.

Claims (12)

1. Aço laminado a quente possuindo uma resistência à deformação Rp0,2 de pelo menos 1.100 Mpa longitudinal e transversal para uma direção de laminação e uma resistência à tração de pelo menos 1.120 MPa e de até 1.450 MPa longitudinal e/ou transversal para uma direção de laminação, caracterizado pelo fato de que: ele possui um alongamento A% de pelo menos 8% longitudinal e/ou transversal para a direção de laminação ele possui uma tenacidade ao impacto de pelo menos 34 J/cm2 quando um espécime entalhado de Charpy V possuindo uma espessura de 5 mm - 10 mm é mensurado a -400C longitudinalmente para a direção de laminação, um raio de encurvamento mínimo de 5,0 x a espessura longitudinalmente e/ou transversalmente para a direção de laminação, e uma composição química contendo em % em massa: um raio de encurvamento mínimo de 4,0 x a espessura longitudinalmente e/ou transversalmente para a direção de laminação

2. Aço laminado a quente de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ele compreende 0,4 - 1,7 % em massa de Cr, preferivelmente 1,0 - 1,7 % em massa de Cr.

3. Aço laminado a quente de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que referida composição química contém tanto Ni e quanto Cu, em uma quantidade total de pelo menos 0,5 % em massa, preferivelmente de pelo menos 1% em massa.

4. Aço laminado a quente de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que ele possui um alongamento A% de pelo menos 10% e mais preferivelmente de pelo menos 12% longitudinal e/ou transversal para a direção de laminação.

5. Aço laminado a quente de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que ele possui uma tenacidade ao impacto de pelo menos 50 J/cm2 quando um espécime entalhado de Charpy V possuindo uma espessura de 5 mm - 10 mm é mensurado a -400C longitudinalmente para a direção de laminação.

6. Aço laminado a quente de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que ele possui um raio de encurvamento mínimo de 4,0 x a espessura longitudinalmente e/ou transversalmente para a direção de laminação, preferivelmente um raio de encurvamento mínimo de 3,5 x a espessura longitudinalmente.

7. Aço laminado a quente de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que ele possui um alongamento A% de pelo menos 7%, preferivelmente de pelo menos 8% ou mais preferivelmente de pelo menos 9% quando um teste de tração é realizado através de uma costura de solda de um produto de aço laminado a quente soldado onde a solda é longitudinal para a direção de laminação, onde o dito aço laminado a quente é soldado usando gás ativo de metal (MAG) soldando com reforço, utilizando um método de soldagem de ranhura em V ou em Y, por intermédio do que um primeiro passo é soldado a partir de uma lateral de fundo ou de topo, preferivelmente a partir de uma lateral de fundo, e outros passos a partir de uma lateral de topo, utilizando consumíveis de soldagem em concordância com o padrão ENG 89 5 M21, grau(s) comercial/- ais X90 e/ou X96, possuindo uma resistência à tração de 890 MPa, preferivelmente de 960 MPa, mais preferivelmente de 1100 MPa, e um tempo t8/5 de 5 a 20 segundos, preferivelmente de 6 a 18 segundos, mais preferivelmente de 8 a 12 segundos, a fratura do aço soldado sendo pelo menos de 1 mm a partir da linha de fusão.

8. Método para fabricação de aço laminado a quente como definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas: - aquecimento de uma placa de aço com uma composição química como definida na reivindicação 1 para uma temperatura de austenitizaçao de 1.0000C — 1.3500C; - laminação a quente de maneira tal que uma temperatura de laminação de acabamento é de 7600C - 1.0500C; - resfriamento brusco para uma temperatura de 3000C ou menos, recozimento de temperamento em uma temperatura de 5000C - 6500C se o tempo de têmpera é de 1 hora ou mais, ou recozimento de temperamento em uma temperatura de 5000C - 7500C se o tempo de têmpera é de menos do que 1 hora depois de referida etapa de resfriamento brusco, a microestrutura do aço laminado a quente antes de referida etapa de recozimento de temperamento contém pelo menos 90%-área de martensita quando referida microestrutura é examinada em espessura de M, e o teor de ferrita e perlita antes da etapa de recozimento de temperamento possui um total de menos que 10 %-área.

9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a microestrutura do aço laminado a quente antes de referida etapa de recozimento de temperamento contém pelo menos 95 %-área de martensita, preferivelmente pelo menos 99 %-área de martensita quando referida microestrutura é examinada em espessura de M.

10. Método de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que referida etapa de resfriamento brusco é uma etapa de resfriamento brusco direto.

11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 - 10, caracterizado pelo fato de que ele compreende a etapa de laminação em tira de referido aço laminado a quente e que referido aço laminado a quente compreende um máximo de 0,005 % em massa de nióbio e < 0,15 % em massa de carbono.

12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 - 10, caracterizado pelo fato de que referido aço laminado a quente compreende um mínimo de 0,005 % em massa de nióbio, preferivelmente um mínimo de 0,02 % em massa de nióbio quando o aço laminado a quente não é laminado em tira.