BR112021002519A2

BR112021002519A2 - método de endurecimento por prensa, peça e uso de uma peça

Info

Publication number: BR112021002519A2
Application number: BR112021002519-7A
Authority: BR
Inventors: Pascal Drillet; Raisa Grigorieva; Thierry STUREL; Cédric GEORGES; Brahim Nabi; Florin DUMINICA
Original assignee: Arcelormittal
Priority date: 2018-10-04
Filing date: 2019-09-20
Publication date: 2021-05-04
Also published as: PL3860848T3; ES2968882T3; FI3860848T3; JP2022502573A; WO2020070545A1; US20220042129A1; JP7253046B2; ZA202100757B; CN112703106B; MX2021003753A; KR102621213B1; KR20210035250A; CN112703106A; HUE064605T2; WO2020070575A1; MA53800A; EP3860848B1; RU2754765C1; UA127211C2; US11773464B2

Abstract

MÉTODO DE ENDURECIMENTO POR PRENSA, PEÇA E USO DE UMA PEÇA. A presente invenção se refere a um método de endurecimento por prensa que compreende as seguintes etapas: A. o fornecimento de uma chapa de aço carbono revestida com um pré-revestimento de barreira compreendendo níquel e cromo, em que a razão em peso Ni/Cr está entre 1,5 e 9; B. o corte da chapa de aço carbono revestida para obter uma peça em bruto; C. o tratamento térmico da peça em bruto em uma atmosfera com um poder oxidante igual ou superior ao de uma atmosfera consistindo em 1% em volume de oxigênio e igual ou menor do que o de uma atmosfera consistindo em 50% em volume de oxigênio, tal atmosfera tendo um ponto de orvalho entre -30 e + 30 (grau) °C; D. a transferência da peça em bruto para uma ferramenta de prensa; E. a conformação a quente da peça em bruto para obter uma peça; F. o resfriamento da peça obtida na etapa E) a fim de obter uma microestrutura em aço sendo martensítica ou martensito-bainítica ou feita de pelo menos 75% em peso de ferrita equiaxial, de 5 a 20% em peso de martensita e bainita em quantidade menor ou igual a 10% em peso.

Description

“MÉTODO DE ENDURECIMENTO POR PRENSA, PEÇA E USO DE UMA PEÇA” CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere a um método de endurecimento por prensa que compreende o fornecimento de uma chapa de aço carbono revestida com um pré-revestimento de barreira que inibe melhor a adsorção de hidrogênio e uma peça com excelente resistência à fissuração retardada. A invenção é particularmente adequada para a fabricação de veículos automotivos.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Sabe-se que certas aplicações, especialmente no campo automotivo, exigem que as estruturas metálicas sejam ainda mais leves e reforçadas em caso de impacto e, também, uma boa estampabilidade (drawability). Para este fim, utilizam-se normalmente aços com propriedades mecânicas melhoradas, sendo esse aço formado por estampagem a frio e a quente.

[003] No entanto, sabe-se que a sensibilidade à fissuração retardada aumenta com a resistência mecânica, em particular após certas operações de conformação a frio ou conformação a quente, uma vez que tensões residuais elevadas podem permanecer após a deformação. Em combinação com o hidrogênio atômico possivelmente presente na chapa de aço carbono, essas tensões podem resultar em fissuração retardada, ou seja, fissuração que ocorre um certo tempo após a própria deformação. O hidrogênio pode se acumular progressivamente por difusão nos defeitos da rede cristalina, como as interfaces de matriz/ inclusão, limites gêmeos e limites de grãos. É nestes últimos defeitos que o hidrogênio pode se tornar prejudicial quando atinge uma concentração crítica após um certo tempo. Este atraso resulta do campo de distribuição de tensão residual e da cinética de difusão de hidrogênio, o coeficiente de difusão de hidrogênio à temperatura ambiente sendo baixo. Além disso, o hidrogênio localizado nos limites de grãos enfraquece sua coesão e favorece o aparecimento de fissuras intergranulares retardadas.

[004] Para superar este problema, é geralmente conhecido pré- revestir uma chapa de aço carbono com um pré-revestimento de barreira compreendendo níquel e cromo, em que a razão em peso Ni/Cr está entre 1,5 e 9 para evitar a adsorção de hidrogênio no aço durante o tratamento térmico de austenitização.

[005] Por exemplo, a patente WO 2017/187255 revela um método de endurecimento por prensa que compreende as seguintes etapas: A. o fornecimento de uma chapa de aço carbono revestida com um pré-revestimento de barreira compreendendo níquel e cromo, em que a razão em peso Ni/Cr está entre 1,5 e 9; B. o corte da chapa de aço carbono revestida para obter uma peça em bruto; C. o tratamento térmico da peça em bruto; D. a transferência da peça em bruto para uma ferramenta de prensa; E. a conformação a quente da peça em bruto para obter uma peça; F. o resfriamento da peça obtida na etapa E), a fim de obter uma microestrutura em aço sendo martensítica ou martensito-bainítica ou feita de pelo menos 75% de ferrita equiaxial, de 5 a 20% de martensita e bainita em quantidade menor ou igual a 0%.

[006] Neste pedido de patente, na etapa C), o tratamento térmico pode ser realizado em uma atmosfera inerte ou em uma atmosfera compreendendo ar. Todos os exemplos são realizados em uma atmosfera consistindo em nitrogênio.

[007] Embora a absorção de hidrogênio durante o tratamento de austenitização seja melhorada, não é suficiente para obter uma peça com excelente resistência à fissuração retardada. De fato, mesmo que a barreira de pré-revestimento diminua a absorção de hidrogênio, algumas moléculas de hidrogênio ainda são absorvidas pela chapa de aço carbono.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[008] Assim, o objetivo da invenção é fornecer um método de endurecimento por prensa em que a adsorção de hidrogênio na chapa de aço carbono é evitada. Tem como objetivo disponibilizar uma peça com excelente resistência à fissuração retardada, obtenível pelo referido método de endurecimento por prensa, incluindo conformação a quente.

[009] Este objetivo é alcançado fornecendo um método de endurecimento por prensa de acordo com a reivindicação 1. A chapa de aço também pode compreender características das reivindicações 2 a 24.

[010] A invenção também abrange uma peça de acordo com a reivindicação 25. A peça também pode compreender características das reivindicações 26 a 33.

[011] Finalmente, a invenção abrange o uso de tal peça para a fabricação de um veículo automotivo de acordo com a reivindicação 34.

[012] Outras características e vantagens da invenção tornar-se- ão evidentes a partir da seguinte descrição detalhada da invenção.

[013] Os seguintes termos serão definidos: - todas as porcentagens “%” são definidas em peso; e - “chapa de aço carbono” significa uma chapa de aço com menos de 10,5% em peso de cromo. Por exemplo, o aço inoxidável não está incluído na definição de uma chapa de aço carbono.

[014] Qualquer aço pode ser vantajosamente utilizado na estrutura da invenção. No entanto, no caso de ser necessário aço com alta resistência mecânica, em particular para peças de estrutura de veículo automotivo, pode ser usado aço com uma resistência à tração superior a 500 MPa, vantajosamente entre 500 e 2000 MPa, antes ou depois do tratamento térmico. A composição em peso da chapa de aço carbono é, de preferência, como segue: 0,03% ≤ C ≤ 0,50%; 0,3% ≤ Mn ≤ 3,0%; 0,05% ≤ Si ≤ 0,8%; 0,015% ≤ Ti ≤ 0,2%; 0,005% ≤ Al ≤ 0,1%; 0% ≤ Cr ≤ 2,50%; 0% ≤ S ≤ 0,05%; 0% ≤ P ≤ 0,1%; 0% ≤ B ≤ 0,010%; 0% ≤ Ni ≤ 2,5%; 0% ≤ Mo ≤ 0,7%; 0% ≤ Nb ≤ 0,15%; 0% ≤ N ≤ 0,015%; 0% ≤ Cu ≤ 0,15%; 0% ≤ Ca ≤ 0,01%; 0% ≤ W ≤ 0,35%, o restante sendo ferro e impurezas inevitáveis da fabricação de aço.

[015] Por exemplo, a chapa de aço carbono é 22MnB5 com a seguinte composição: 0,20% ≤ C ≤ 0,25%; 0,15% ≤ Si ≤ 0,35%; 1,10% ≤ Mn ≤ 1,40%; 0% ≤ Cr ≤ 0,30%; 0% ≤ Mo ≤ 0,35%; 0% ≤ P ≤ 0,025%; 0% ≤ S ≤ 0,005%; 0,020% ≤ Ti ≤ 0,060%; 0,020% ≤ Al ≤ 0,060%; 0,002% ≤ B ≤ 0,004%, o restante sendo ferro e impurezas inevitáveis da fabricação de aço.

[016] A chapa de aço carbono pode ser Usibor®2000 com a seguinte composição: 0,24% ≤ C ≤ 0,38%; 0,40% ≤ Mn ≤ 3%; 0,10% ≤ Si ≤ 0,70%; 0,015% ≤ Al ≤ 0,070%; 0% ≤ Cr ≤ 2%; 0,25% ≤ Ni ≤ 2%; 0,020% ≤ Ti ≤ 0,10%; 0% ≤ Nb ≤ 0,060%; 0,0005% ≤ B ≤ 0,0040%; 0,003% ≤ N ≤ 0,010%; 0,0001% ≤ S ≤ 0,005%; 0,0001% ≤ P ≤ 0,025%; entendendo-se que os teores de titânio e nitrogênio satisfazem Ti/N > 3,42; e que os teores de carbono, manganês, cromo e silício satisfazem: a composição compreendendo, opcionalmente, um ou mais dos seguintes: 0,05% ≤ Mo ≤ 0,65%; 0,001% ≤ W ≤ 0,30%; 0,0005% ≤ Ca ≤ 0,005%, o restante sendo ferro e impurezas inevitáveis da fabricação de aço.

[017] Por exemplo, a chapa de aço carbono é Ductibor®500 com a seguinte composição: 0,040% ≤ C ≤ 0,100%; 0,80% ≤ Mn ≤ 2,00%; 0% ≤ Si ≤ 0,30%; 0% ≤ S ≤ 0,005%; 0% ≤ P ≤ 0,030%; 0,010% ≤ Al ≤ 0,070%; 0,015% ≤ Nb ≤ 0,100%; 0,030% ≤ Ti ≤ 0,080%; 0% ≤ N ≤ 0,009%; 0% ≤ Cu ≤ 0,100%; 0% ≤ Ni ≤ 0,100%; 0% ≤ Cr ≤ 0,100%; 0% ≤ Mo ≤ 0,100%; 0% ≤ Ca ≤ 0,006%, o restante sendo ferro e impurezas inevitáveis da fabricação de aço.

[018] A chapa de aço carbono pode ser obtida por laminação a quente e, opcionalmente, laminação a frio, dependendo da espessura desejada, que pode ser, por exemplo, entre 0,7 e 3,0 mm.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[019] A invenção se refere a um método de endurecimento por prensa que compreende as seguintes etapas: A. o fornecimento de uma chapa de aço carbono revestida com um pré-revestimento de barreira compreendendo níquel e cromo, em que a razão em peso Ni/Cr está entre 1,5 e 9; B. o corte da chapa de aço carbono revestida para obter uma peça em bruto; C. o tratamento térmico da peça em bruto em uma atmosfera com um poder oxidante igual ou superior ao de uma atmosfera consistindo em 1% em volume de oxigênio e igual ou menor do que o de uma atmosfera consistindo em 50% em volume de oxigênio, tal atmosfera tendo um ponto de orvalho entre -30 e + 30 °C; D. a transferência da peça em bruto para uma ferramenta de prensa; E. a conformação a quente da peça em bruto para obter uma peça; F. o resfriamento da peça obtida na etapa E), a fim de obter uma microestrutura em aço sendo martensítica ou martensito-bainítica ou feita de pelo menos 75% em peso de ferrita equiaxial, de 5 a 20% em peso de martensita e bainita em quantidade menor ou igual a 10% em peso.

[020] Na verdade, sem querer estar limitado por qualquer teoria, os inventores verificaram surpreendentemente que quando a chapa de aço carbono é pré-revestida com um revestimento de barreira compreendendo níquel e cromo, a razão Ni/Cr estando na faixa específica acima, e quando o tratamento térmico é realizado na atmosfera acima, este efeito de barreira do pré-revestimento é ainda melhorado evitando ainda mais a adsorção de hidrogênio na chapa de aço carbono. Na verdade, ao contrário de uma atmosfera consistindo em nitrogênio com a qual uma camada mais fina de óxidos seletivos é formada na superfície do pré-revestimento de barreira durante o tratamento térmico, em particular o tratamento de austenitização, acredita-se que óxidos termodinamicamente estáveis são formados na superfície do pré-revestimento de barreira com uma cinética baixa. Esses óxidos termodinamicamente estáveis reduzem ainda mais a adsorção de H2.

[021] Uma das características essenciais do método de acordo com a invenção consiste em escolher a atmosfera com um poder oxidante igual ou superior ao de uma atmosfera consistindo em 1% em volume de oxigênio e igual ou menor que o de uma atmosfera consistindo em 50% em volume de oxigênio. A atmosfera pode, em particular, ser feita de N2 ou Ar ou misturas de nitrogênio ou argônio e oxidantes gasosos tais como, por exemplo, oxigênio, misturas de CO e CO2 ou misturas de H2 e H2O. Também é possível usar misturas de CO e CO2 ou misturas de H2 e H2 sem adição de gás inerte.

[022] De preferência, na etapa C), a atmosfera tem um poder oxidante igual ou superior ao de uma atmosfera consistindo em 10% em volume de oxigênio e igual ou menor do que o de uma atmosfera consistindo em 30% em volume de oxigênio. Por exemplo, a atmosfera é ar, ou seja, consistindo em cerca de 78% de N2, cerca de 21% de O2 e outros gases, tais como gases inertes, dióxido de carbono e metano.

[023] De preferência, na etapa C), o ponto de orvalho está entre –20 e + 20 °C e, vantajosamente, entre -15 °C e + 15 °C. Na verdade, sem querer estar limitado por qualquer teoria, acredita-se que quando o ponto de orvalho está na faixa acima, a camada de óxidos termodinamicamente estáveis reduz ainda mais a adsorção de H2 durante o tratamento térmico.

[024] Opcionalmente, na etapa A), o pré-revestimento de barreira compreende impurezas escolhidas a partir de Sr, Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Zr ou Bi, o teor em peso de cada elemento adicional sendo inferior a 0,3% em peso.

[025] Vantajosamente, na etapa A), o pré-revestimento de barreira compreende de 55 a 90%, preferencialmente de 70 a 90%, mais preferencialmente de 75 a 85% em peso de níquel.

[026] De preferência, na etapa A), o pré-revestimento de barreira compreende de 10 a 40%, de preferência de 10 a 30% e, vantajosamente, de 15 a 25% de cromo.

[027] Em uma forma de realização preferida, na etapa A), o pré- revestimento de barreira não compreende pelo menos um dos elementos escolhidos a partir de Al, Fe, Si, Zn, B, N e Mo. Na verdade, sem querer ser limitado por qualquer teoria, existe o risco de que a presença de pelo menos um desses elementos diminua o efeito de barreira do revestimento.

[028] De preferência, na etapa A), o pré-revestimento de barreira consiste em Cr e Ni, isto é, o revestimento de barreira compreende apenas Ni e Cr e impurezas opcionais.

[029] De preferência, na etapa A), o pré-revestimento de barreira tem uma espessura entre 10 e 550 nm e, mais preferencialmente, entre 10 e

90. Em outra forma de realização preferida, a espessura está entre 150 e 250 nm. Por exemplo, a espessura do revestimento de barreira é de 50 ou 200 nm.

[030] Sem querer estar limitado por qualquer teoria, parece que quando o pré-revestimento de barreira está abaixo de 10 nm, há o risco de o hidrogênio ser absorvido no aço porque o revestimento de barreira não cobre suficientemente a chapa de aço carbono. Quando o pré-revestimento de barreira está acima de 550 nm, parece que há o risco de que o revestimento de barreira se torne mais quebradiço e que a absorção de hidrogênio comece devido à fragilidade do revestimento de barreira.

[031] Na etapa A), a chapa de aço carbono pode ser diretamente coberta por um pré-revestimento anticorrosivo, esta camada de pré- revestimento anticorrosivo sendo coberta diretamente pelo pré-revestimento de barreira. Por exemplo, o pré-revestimento anticorrosivo compreende pelo menos um dos metais selecionados a partir do grupo que compreende zinco, alumínio, cobre, magnésio, titânio, níquel, cromo, manganês e suas ligas. De preferência, o revestimento anticorrosivo é à base de alumínio ou à base de zinco.

[032] Em uma forma de realização preferida, o pré-revestimento anticorrosivo à base de alumínio compreende menos de 15% de Si, menos de 5,0% de Fe, opcionalmente de 0,1 a 8,0% de Mg e, opcionalmente, de 0,1 a 30,0% de Zn, sendo o restante Al. Por exemplo, o revestimento anticorrosivo é AluSi®.

[033] Em outra forma de realização preferida, o pré-revestimento anticorrosivo à base de zinco compreende menos de 6,0% de Al, menos de 6,0% de Mg, sendo o restante Zn. Por exemplo, o revestimento anticorrosivo é um revestimento de zinco para obter o seguinte produto: Usibor® GI.

[034] O pré-revestimento anticorrosivo também pode compreender impurezas e elementos residuais, tais como ferro com um teor de até 5,0%, de preferência 3,0%, em peso.

[035] Os pré-revestimentos podem ser depositados por quaisquer métodos conhecidos pelos técnicos no assunto, por exemplo,

processo de galvanização por imersão a quente, revestimento por rolos, processo de eletrogalvanização, deposição física de vapor, tal como deposição de vapor a jato, pulverização catódica de magnetron ou deposição induzida por feixe de elétrons. De preferência, o pré-revestimento de barreira é depositado por deposição induzida por feixe de elétrons ou revestimento por rolos. Após a deposição dos pré-revestimentos, uma passagem final a frio (skin-pass) pode ser realizada e permite o encruamento da chapa de aço carbono revestida, conferindo-lhe uma rugosidade que facilita a posterior moldagem. Um tratamento de desengorduramento e um de superfície pode ser aplicado para melhorar, por exemplo, a ligação adesiva ou a resistência à corrosão.

[036] Após o fornecimento da chapa de aço carbono pré- revestida com o revestimento metálico, de acordo com a presente invenção, a chapa de aço carbono revestida é cortada para obter uma peça em bruto. Um tratamento térmico é aplicado à peça em bruto em um forno. De preferência, o tratamento térmico é realizado sob atmosfera não protetora ou sob atmosfera protetora a uma temperatura entre 800 e 950 °C. Mais preferencialmente, o tratamento térmico é realizado a uma temperatura de austenitização Tm geralmente entre 840 e 950 °C, de preferência 880 a 930 °C. Vantajosamente, dita peça em bruto é mantida durante um tempo de espera tm entre 1 a 12 minutos, de preferência entre 3 a 9 minutos. Durante o tratamento térmico antes da conformação a quente, o revestimento forma uma camada de liga com alta resistência à corrosão, abrasão, desgaste e fadiga.

[037] À temperatura ambiente, o mecanismo de absorção de hidrogênio no aço é diferente do de alta temperatura, em particular o tratamento de austenitização. Na verdade, geralmente em alta temperatura, a água no forno se dissocia na superfície da chapa de aço em hidrogênio e oxigênio. Sem querer ser limitado por qualquer teoria, acredita-se que o revestimento de barreira compreendendo níquel e cromo pode prevenir a dissociação de água na superfície do revestimento de barreira e, também, prevenir a difusão de hidrogênio através do revestimento. Com uma atmosfera tendo um poder oxidante igual ou superior ao de uma atmosfera consistindo em 1% em volume por cento de oxigênio e igual ou menor que o de uma atmosfera consistindo em 50% em volume de oxigênio, acredita-se que os óxidos sendo termodinamicamente estáveis inibem ainda mais a dissociação da água.

[038] Após o tratamento térmico, a peça em bruto é então transferida para uma ferramenta de conformação a quente e conformada a quente a uma temperatura entre 600 e 830 °C. A conformação a quente pode ser a estampagem a quente ou a conformação por rolos. De preferência, a peça em bruto é estampada a quente. A peça é então resfriada na ferramenta de conformação a quente ou após a transferência para uma ferramenta de resfriamento específica.

[039] A taxa de resfriamento é controlada dependendo da composição do aço, de tal forma que a microestrutura final após a conformação a quente compreende principalmente martensita, de preferência contém martensita, ou martensita e bainita, ou é feita de pelo menos 75% de ferrita equiaxial, de 5 a 20% de martensita e bainita em quantidade inferior ou igual a 10%.

[040] Uma peça endurecida com excelente resistência à fissuração retardada, de acordo com a invenção, é assim obtida por conformação a quente. De preferência, a peça compreende uma chapa de aço carbono revestida com um pré-revestimento de barreira compreendendo níquel e cromo e uma camada de óxido compreendendo óxidos de ferro, níquel e cromo termodinamicamente estáveis, tal revestimento de barreira sendo ligado por difusão com a chapa de aço carbono. Mais preferencialmente, uma peça compreende uma chapa de aço carbono revestida com um pré-revestimento de barreira compreendendo ferro, níquel e cromo e uma camada de óxido compreendendo óxidos de níquel e cromo termodinamicamente estáveis, tal revestimento de barreira sendo ligado por difusão com a chapa de aço carbono. Na verdade, sem querer estar limitado por qualquer teoria, parece que o ferro do aço se difunde para a superfície do pré-revestimento de barreira durante o tratamento térmico. Com a atmosfera da etapa C), acredita-se que ferro, níquel e cromo oxidam lentamente, formando óxidos termodinamicamente estáveis, evitando a adsorção de H 2 na chapa de aço carbono.

[041] De preferência, os óxidos de cromo, níquel e ferro termodinamicamente estáveis podem compreender, respectivamente, Cr2O3; NiO; FeO, Fe2O3 e/ou Fe3O4.

[042] De preferência, a espessura da camada de óxido está entre 10 e 550 nm.

[043] Em uma forma de realização preferida, a peça é uma peça de aço endurecida por prensa com uma espessura variável, isto é, a peça de aço endurecida por prensa da invenção pode ter uma espessura que não é uniforme, mas que pode variar. De fato, é possível atingir o nível de resistência mecânica pretendido nas zonas que são as mais sujeitas a tensões externas e poupar peso nas outras zonas da peça endurecida por prensa, contribuindo assim para a redução do peso do veículo. Em particular, as peças com espessura não uniforme podem ser produzidas por laminação flexível contínua, ou seja, por um processo em que a espessura da chapa obtida após laminação é variável na direção de laminação, em relação à carga que foi aplicada através dos rolos à chapa durante o processo de laminação.

[044] Assim, dentro das condições da invenção, é possível fabricar vantajosamente peças de veículos com espessuras variáveis, a fim de obter, por exemplo, uma peça em bruto laminada à medida. Especificamente, a peça pode ser um trilho frontal, um membro transversal de assento, um membro de soleira lateral, um membro transversal de painel de instrumentos, um reforço de piso dianteiro, um membro transversal de piso traseiro, um trilho traseiro, um pilar B, um anel de porta ou uma espingarda.

[045] Para aplicação automotiva, após a etapa de fosfatação, a peça é mergulhada em um banho de pintura por eletrodeposição (e-coating).

Normalmente, a espessura da camada de fosfato está entre 1 e 2 μm e a espessura da camada de pintura por eletrodeposição está entre 15 e 25 μm, de preferência inferior ou igual a 20 μm. A camada de cataforese garante uma proteção adicional contra a corrosão. Após a etapa de pintura por eletrodeposição, outras camadas de pintura podem ser depositadas, por exemplo, uma camada primária de pintura, uma camada de revestimento de base e uma camada de revestimento de cobertura.

[046] Antes de aplicar a pintura por eletrodeposição na peça, a peça é previamente desengordurada e fosfatada de modo a garantir a adesão da cataforese.

[047] A invenção será agora explicada em ensaios realizados apenas para informação. Eles não são limitantes.

EXEMPLOS

[048] Para todas as amostras, as chapas de aço carbono utilizadas são 22MnB5. A composição do aço é a seguinte: C = 0,2252%; Mn = 1,1735%; P = 0,0126%, S = 0,0009%; N = 0,0037%; Si = 0,2534%; Cu = 0,0187%; Ni = 0,0197%; Cr = 0,180%; Sn = 0,004%; Al = 0,0371%; Nb = 0,008%; Ti = 0,0382%; B = 0,0028%; Mo = 0,0017%; As = 0,0023% e V = 0,0284%.

[049] Algumas chapas de aço carbono são revestidas com um primeiro revestimento, sendo um revestimento anticorrosivo denominado doravante “AluSi®”. Este revestimento compreende 9% em peso de silício, 3% em peso de ferro, sendo o restante alumínio. Ele é depositado por galvanização por imersão a quente.

[050] Algumas chapas de aço carbono são revestidas com um segundo revestimento depositado por pulverização catódica de magnetron.

EXEMPLO 1: TESTE DE HIDROGÊNIO

[051] Este teste é usado para determinar a quantidade de hidrogênio adsorvido durante o tratamento térmico de austenitização de um método de endurecimento por prensa.

[052] Os ensaios são chapas de aço carbono revestidas com, opcionalmente, um primeiro revestimento sendo AluSi® (25 µm) e, um segundo revestimento compreendendo 80% de Ni e 20% de Cr.

[053] Após a deposição das chapas de aço carbono revestidas, ensaios revestidos foram cortados para obter uma peça em bruto. As peças em bruto foram então aquecidas a uma temperatura de 900 °C durante um tempo de espera variando entre 5 e 10 minutos. A atmosfera durante o tratamento térmico era de ar ou nitrogênio com ponto de orvalho entre -15 °C e + 15 °C. As peças em bruto foram transferidas para uma ferramenta de prensa e estampadas a quente para obter peças em formato ômega. Em seguida, as peças foram resfriadas por ensaios de imersão em água morna para obter um endurecimento por transformação martensítica.

[054] Finalmente, a quantidade de hidrogênio adsorvida pelos ensaios durante o tratamento térmico foi medida por dessorção térmica usando um TDA ou Analisador de Dessorção Térmica. Para tanto, cada ensaio foi colocado em uma sala de quartzo e aquecido lentamente em um forno infravermelho sob fluxo de nitrogênio. A mistura liberada de hidrogênio/nitrogênio foi captada por um detector de vazamento e a concentração de hidrogênio foi medida por um espectrômetro de massa. Os resultados são mostrados na seguinte Tabela 1:

Espessura do Ponto de Quantidade 2º Razão 2º Ensaios Atmosfera orvalho de H2 (ppm revestimento Ni/Cr revestimento (°C) em massa) (nm) 1 ar -15°C - - - 0,2 2 N2 -15°C - - - 0,5 3* ar -15°C Ni/Cr 80/20 4 50 0,1 4 N2 -15°C Ni/Cr 80/20 4 50 0,24 5 ar 0°C - - - 0,45 6 N2 0°C - - - 0,68 7* ar 0°C Ni/Cr 80/20 4 50 0,15 8 N2 0°C Ni/Cr 80/20 4 50 0,35 9 ar +15°C - - - 0,55 10 N2 +15°C - - - 0,8 11* ar +15°C Ni/Cr 80/20 4 30 0,33 12 N2 +15°C Ni/Cr 80/20 4 30 0,5 13 ar +15°C - - - 0,6 14 N2 +15°C - - - 0,8 15* ar +15°C Ni/Cr 80/20 4 50 0,28 16 N2 +15°C Ni/Cr 80/20 4 50 0,6 17* ar +15°C Ni/Cr 80/20 4 70 0,25 18 N2 +15°C Ni/Cr 80/20 4 70 0,5 19* ar +15°C Ni/Cr 80/20 4 100 0,2 20 N2 +15°C Ni/Cr 80/20 4 100 0,5 21* ar +15°C Ni/Cr 80/20 4 200 0,2 22 N2 +15°C Ni/Cr 80/20 4 200 0,4 *: exemplos de acordo com a invenção.

[055] Os ensaios de acordo com a presente invenção libertam uma quantidade muito baixa de hidrogênio em comparação com os exemplos comparativos.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. MÉTODO DE ENDURECIMENTO POR PRENSA, caracterizado por compreender as seguintes etapas: A. o fornecimento de uma chapa de aço carbono revestida com um pré-revestimento de barreira compreendendo níquel e cromo, em que a razão em peso Ni/Cr está entre 1,5 e 9; B. o corte da chapa de aço carbono revestida para obter uma peça em bruto; C. o tratamento térmico da peça em bruto em uma atmosfera com um poder oxidante igual ou superior ao de uma atmosfera consistindo em 1% em volume de oxigênio e igual ou menor do que o de uma atmosfera consistindo em 50% em volume de oxigênio, tal atmosfera tendo um ponto de orvalho entre -30 °C e + 30 °C; D. a transferência da peça em bruto para uma ferramenta de prensa; E. a conformação a quente da peça em bruto para obter uma peça; F. o resfriamento da peça obtida na etapa E) a fim de obter uma microestrutura em aço sendo martensítica ou martensito-bainítica ou feita de pelo menos 75% em peso de ferrita equiaxial, de 5% a 20% em peso de martensita e bainita em quantidade menor ou igual a 10% em peso.

2. MÉTODO de endurecimento por prensa, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, na etapa A), a chapa de aço carbono, conforme definida na reivindicação 1, em que o pré-revestimento de barreira é tal que a razão em peso Ni/Cr está entre 2,3 e 9.

3. MÉTODO de endurecimento por prensa, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por, na etapa C), a atmosfera possuir um poder oxidante igual ou superior ao de uma atmosfera consistindo em 10% em volume de oxigênio e igual ou menor do que o de uma atmosfera consistindo em 30% em volume de oxigênio.

4. MÉTODO de endurecimento por prensa, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por, na etapa C) a atmosfera ser ar.

5. MÉTODO de endurecimento por prensa, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por, na etapa C), o ponto de orvalho estar entre -20 °C e + 20 °C.

6. MÉTODO de endurecimento por prensa, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por, na etapa A), o pré- revestimento de barreira compreender de 55% a 90% em peso de níquel.

7. MÉTODO de endurecimento por prensa, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por, na etapa A), o pré-revestimento de barreira compreender de 70% a 90% em peso de níquel.

8. MÉTODO de endurecimento por prensa, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por, na etapa A), o pré- revestimento de barreira compreender de 10% a 40% de cromo.

9. MÉTODO de endurecimento por prensa, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por, na etapa A), o pré-revestimento de barreira compreender de 10% a 30% de cromo.

10. MÉTODO de endurecimento por prensa, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por, na etapa A), estar ausente no pré-revestimento de barreira pelo menos um dos elementos escolhidos a partir de Al, Fe, Si, Zn, B, N e Mo.

11. MÉTODO de endurecimento por prensa, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por, na etapa A), o pré- revestimento de barreira consistir em Cr e Ni.

12. MÉTODO de endurecimento por prensa, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por, na etapa A), o pré-revestimento de barreira possuir uma espessura entre 10 nm e 550 nm.

13. MÉTODO de endurecimento por prensa, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por, na etapa A), a espessura do pré- revestimento de barreira estar entre 10 nm e 90 nm.

14. MÉTODO de endurecimento por prensa, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por, na etapa A), a espessura do pré- revestimento de barreira estar entre 150 nm e 250 nm.

15. MÉTODO de endurecimento por prensa, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado por, na etapa A), a chapa de aço carbono ser diretamente coberta por um pré-revestimento anticorrosivo, esta camada de pré-revestimento anticorrosivo sendo diretamente coberta pelo pré-revestimento de barreira.

16. MÉTODO de endurecimento por prensa, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por, na etapa A), o pré-revestimento anticorrosivo compreender pelo menos um dos metais selecionados a partir do grupo que compreende zinco, alumínio, cobre, magnésio, titânio, níquel, cromo, manganês e suas ligas.

17. MÉTODO de endurecimento por prensa, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por, na etapa A), o pré-revestimento anticorrosivo ser à base de alumínio ou à base de zinco.

18. MÉTODO de endurecimento por prensa, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por, na etapa A), o pré-revestimento anticorrosivo à base de alumínio compreender menos de 15% de Si, menos de 5,0% de Fe, opcionalmente 0,1% a 8,0% de Mg e, opcionalmente, 0,1% a 30,0% de Zn, sendo o restante Al.

19. MÉTODO de endurecimento por prensa, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por, na etapa A), o pré-revestimento anticorrosivo à base de zinco compreender menos de 6,0% de Al, menos de

6,0% de Mg, o restante sendo Zn.

20. MÉTODO de endurecimento por prensa, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado pelo pré-revestimento de barreira da etapa A) ser depositado por deposição física de vapor, por eletrogalvanização, galvanização por imersão a quente ou revestimento por rolos.

21. MÉTODO de endurecimento por prensa, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 20, caracterizado por, na etapa C), o tratamento térmico ser realizado a uma temperatura entre 800 °C e 950 °C.

22. MÉTODO de endurecimento por prensa, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado por, na etapa C), o tratamento térmico ser realizado a uma temperatura entre 840 °C e 970 °C para obter uma microestrutura totalmente austenítica no aço.

23. MÉTODO de endurecimento por prensa, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 22, caracterizado por, na etapa C), o tratamento térmico ser realizado durante um tempo de espera entre 1 a 12 minutos.

24. MÉTODO de endurecimento por prensa, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 23, caracterizado por, durante a etapa E), a conformação a quente da peça em bruto ser a uma temperatura entre 600 °C e 830 °C.

25. PEÇA, caracterizada por ser obtenível a partir do método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 24.

26. PEÇA, de acordo com a reivindicação 25, caracterizada por compreender uma chapa de aço carbono revestida com um pré-revestimento de barreira compreendendo níquel e cromo e uma camada de óxido compreendendo óxidos de ferro, níquel e cromo termodinamicamente estáveis, tal revestimento de barreira sendo ligado por difusão com a chapa de aço carbono.

27. PEÇA, de acordo com a reivindicação 25, caracterizada por compreender a chapa de aço carbono diretamente coberta por um pré- revestimento anticorrosivo, esta camada de pré-revestimento anticorrosivo sendo diretamente coberta pelo pré-revestimento de barreira compreendendo níquel e cromo e uma camada de óxido compreendendo óxidos de ferro, níquel e cromo termodinamicamente estáveis, tal revestimento de barreira sendo ligado por difusão com o revestimento anticorrosivo, o revestimento anticorrosivo sendo ligado com a chapa de aço carbono.

28. PEÇA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 27 a 28, caracterizada pelos óxidos de cromo, níquel e ferro termodinamicamente estáveis poderem compreender, respectivamente, Cr2O3; NiO; FeO, Fe2O3 e/ou Fe3O4.

29. PEÇA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 25 a 28, caracterizada pela espessura da camada de óxido estar entre 10 nm e 550 nm.

30. PEÇA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 25 a 29, caracterizada por possuir uma espessura variável.

31. PEÇA, de acordo com a reivindicação 30, caracterizada pela espessura variável ser produzida por um processo de laminação flexível contínua.

32. PEÇA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 25 a 31, caracterizada por ser uma peça em bruto laminada à medida.

33. PEÇA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 25 a 32, caracterizada por ser um trilho frontal, um membro transversal de assento, um membro de soleira lateral, um membro transversal de painel de instrumentos, um reforço de piso dianteiro, um membro transversal de piso traseiro, um trilho traseiro, um pilar B, um anel de porta ou uma espingarda.

34. USO DE UMA PEÇA, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 25 a 33, ou obtenível a partir do método, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 24, caracterizado por ser para a fabricação de um veículo automotivo.