BR112021005688A2 - chapa de aço, método para a produção de uma chapa de aço e uso - Google Patents

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Abstract

CHAPA DE AÇO, MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DE UMA CHAPA DE AÇO E USO. Uma chapa de aço recozida laminada a frio tendo uma composição química que compreende, em % em peso: 0,30% = C = 0,50%, 1,00% = Mn = 2,50%, 1,00% = Si = 2,00%, Al = 2,00%, Cr = 0,100%, 0,100% = Mo = 0,500%, 0,020% = Nb = 0,200%, B = 0,0005%, P = 0,02%, S = 0.005%, N = 0,01%, sendo o restante Fe e impurezas inevitáveis, com as porcentagens em carbono, manganês, cromo, molibdênio e boro sendo tais que a liga satisfaz a seguinte condição: 250% de C + 120% de Mn - 200% de Cr + 200% de Mo - 10000% de B = 320, e em que a microestrutura compreende, na fração superficial, 35% a 45% de ilhas de martensita e austenita retida (M-A), a austenita retida total é maior ou igual a 24%, o restante consistindo em ferrita bainítica.

Description

“CHAPA DE AÇO, MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DE UMA CHAPA DE AÇO E USO” CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A presente invenção se refere a uma chapa de aço recozida laminada a frio apresentando uma microestrutura que compreende principalmente ferrita bainítica. A chapa de aço pode ser utilizada na fabricação de peças estruturais de veículos automotores.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[002] Um dos grandes desafios na indústria automotiva é diminuir o peso dos veículos para reduzir as emissões de CO2, sem negligenciar os requisitos de segurança. Novos aços de alta resistência são desenvolvidos continuamente pela indústria siderúrgica para atender a esses requisitos. À medida que o uso de aços de alta resistência em aplicações automotivas aumenta, há uma demanda crescente por aços com maior resistência e melhoria no desempenho de expansão do furo. Assim, várias famílias de aços que oferecem vários níveis de resistência foram propostas.
[003] Na publicação WO 2015/011554, uma chapa de aço laminada a frio é produzida com uma resistência à tração superior a 900 MPa e uma resistência ao rendimento superior a 700 MPa. A microestrutura dessa chapa de aço laminada a frio compreende entre 13% e 30% de martensita e ilhas de austenita retida, entre 13% e 25% de austenita retida, sendo o restante bainita e ferrita. Essa proporção de martensita e ilhas de austenita retida induz a um aço de baixa ductilidade, com alongamento uniforme inferior a 16%.
[004] Na publicação WO 2012/164579, uma chapa de aço bainítica laminada a quente é produzida com uma resistência à tração superior a 1300 MPa e um alongamento total superior a 20%. Este aço não contém elementos de liga, mas uma grande quantidade de cromo é adicionada para melhorar a temperabilidade do aço. Já durante a soldagem, o amolecimento do aço pode ser reduzido na zona afetada pelo calor com formação de carbonetos com cromo.
[005] A publicação EP 1 676 933 descreve uma chapa de aço laminada a frio e recozida, com uma resistência à tração superior a 1180 MPa e uma microestrutura composta por mais de 90% de ferrita bainítica e martensita e pelo menos 3% de austenita retida. Essa microestrutura aumenta a temperabilidade do aço, mas reduz a ductilidade, com alongamento inferior a 15%.
[006] Na publicação WO 2014/040585, um aço bainítico livre de carboneto de baixa liga é produzido com, em particular, uma combinação de alto teor de cromo, que desacelera a transformação da fase ferrítica, e alumínio permitindo controlar a cinética de formação de bainita e ferrita.
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
[007] O objetivo da invenção, portanto, é fornecer uma chapa de aço apresentando uma resistência à tração superior a 1100 MPa, um alongamento uniforme superior a 16% e uma taxa de expansão do furo superior a 15%
[008] Em uma forma de realização preferida, a chapa de aço da invenção apresenta uma taxa de expansão do furo maior ou igual a 24%. Em uma forma de realização preferida, a chapa de aço da invenção apresenta uma resistência à tração superior a 1180 MPa.
[009] Este objetivo é alcançado fornecendo uma chapa de aço de acordo com a reivindicação 1. A chapa de aço também pode compreender as características das reivindicações 2 a 7. Outro objetivo é alcançado fornecendo o método de acordo com as reivindicações 8 a 10.
[0010] A invenção será agora descrita em mais detalhes, mas sem limitações.
DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO
[0011] Para atingir as características macroestruturais e mecânicas desejadas, a composição química e os parâmetros do processo são de grande importância. A composição do aço, expressa em porcentagem em peso, é a seguinte: - 0. 30% ≤ C ≤ 0,50%: Se o teor de carbono for inferior a 0,30%, a fração de austenita retida é insuficiente para atingir mais de 16% de alongamento uniforme. Se o teor de carbono exceder 0,50%, a soldabilidade da chapa de aço pode ser reduzida.
- 1,00% ≤ Mn ≤ 2,50%: quando o teor de manganês é inferior a 1,00%, a austenita retida total é insuficiente para obter as propriedades mecânicas desejadas. Se o manganês ultrapassar 2,50%, o risco de segregação central aumenta em detrimento da tensão ao escoamento, da resistência à tração e do valor de expansão do furo. Em uma forma de realização preferida da invenção, o teor de manganês está entre 1,30% e 2,10%, para limitar o risco de micro segregação e o alinhamento de fases duras em áreas segregadas.
- 1,00% ≤ Si ≤ 2,00%: O silício é um elemento utilizado para a desoxidação na fase líquida e para obter o endurecimento da solução. O teor de silício deve ser superior a 1,00% para estabilizar a austenita retida. De preferência, o teor de silício é superior a 1,4%. Se o teor de silício exceder 2,00%, a formação de ferrita é promovida e a resistência à tração e o alongamento desejados não são alcançados.
- Al ≤ 2,00%: a adição de alumínio contribui para uma desoxidação eficiente na fase líquida e favorece a estabilização da ferrita. O teor de alumínio é limitado a 2,00%, para evitar a formação de ferrita e, assim, obter os níveis de tensão de escoamento e resistência à tração requeridos na invenção. De preferência, o teor de alumínio é inferior a 1,00% e, mais preferencialmente, é inferior a 0,50%, ou mesmo abaixo de 0,10%.
- Cr ≤ 0,100%: o cromo é um elemento de liga que desacelera a cinética de transformação bainítica e prejudica a fração máxima de bainita. Seu teor é limitado a 0,100% para maximizar a fração de bainita e assim garantir uma boa estabilização da austenita retida e limitar a formação de martensita, e assim obter as propriedades mecânicas da invenção. De preferência, o teor de cromo é limitado a 0,05% e mais preferencialmente é limitado a 0,01%.
- 0,100% ≤ Mo ≤ 0,500%: O molibdênio é um elemento que favorece a estabilização da austenita retida. Abaixo de 0,100%, esse efeito efetivo não é alcançado. Além 0,500%, a fração de bainita é reduzida e a formação de martensita é promovida, endurecendo assim a chapa e reduzindo a ductilidade. Além disso, a cinética da transformação de fase será desacelerada. De preferência, o teor de molibdênio é inferior a 0,400%, ou mesmo inferior a 0,300%, para evitar a estabilização de carbonetos que não seriam dissolvidos na etapa de imersão durante o recozimento.
- 0,020% ≤ Nb ≤ 0,200%: Nióbio é um elemento de micro-liga que forma precipitados, endurecendo com carbono ou nitrogênio. A microestrutura é então refinada, resultando em maior ductilidade. Quando o teor de nióbio é inferior a 0,020%, esse efeito efetivo não é alcançado. No entanto, o teor de nióbio é limitado a 0,200% para evitar o efeito de endurecimento excessivo. De preferência, o teor de nióbio é limitado a 0,100%.
- B ≤ 0,0005%: Boro é um elemento que retarda a transformação de fase. Se o teor de boro ultrapassar 0,0005%, a fração de bainita é reduzida e a formação de martensita é promovida, endurecendo assim a chapa e reduzindo a ductilidade.
[0012] De acordo com a invenção, as porcentagens em carbono,
manganês, cromo, molibdênio e boro são tais que a liga satisfaz a seguinte condição: 250% de C + 120% de Mn - 200% de Cr + 200% de Mo - 10000% de B ≥ 320. Carbono, manganês e molibdênio são elementos que favorecem a estabilização da austenita retida, enquanto o cromo e o boro diminuem a cinética de transformação de fase e limitam a fração da bainita.
- P ≤ 0,02%: Se o teor de fósforo exceder 0,02%, a segregação no limite de grão pode ocorrer e o alongamento da chapa de aço pode ser reduzido.
- S ≤ 0,005%: O teor de enxofre é limitado a 0,005% para diminuir a formação de sulfuretos que são prejudiciais à ductilidade da chapa.
- N ≤ 0,01%: Se o teor de nitrogênio for superior a 0,01%, certos elementos podem precipitar no estado líquido ou no estado sólido sob a forma de nitretos ou carbonitretos. Precipitados grosseiros devem ser evitados, pois reduzem a ductilidade da chapa de aço.
[0013] O equilíbrio da composição é ferro e impurezas inevitáveis como titânio, cobre, níquel e vanádio resultantes da fundição, tolerado até 0,01% para titânio, cobre e níquel e até 0,005% para vanádio.
[0014] A microestrutura da chapa de aço laminada recozida laminada a frio de acordo com a invenção será agora detalhada.
[0015] De acordo com a invenção, a microestrutura do aço compreende, em fração superficial, 35% a 45% de ilhas de martensita e austenita retida (M-A). Se o teor de M-A for inferior a 35%, o teor total de austenita retida é insuficiente para atingir o valor mínimo de alongamento uniforme de 16%. Se o teor de M-A exceder 45%, a taxa de expansão do furo será reduzida, pelo efeito da formação excessiva de martensita.
[0016] De acordo com a invenção, a austenita retida total do aço é maior ou igual a 24%, para obter a resistência à tração, alongamento uniforme e taxa de expansão do furo desejadas.
[0017] Em uma forma de realização preferida, a microestrutura do aço compreende em fração superficial menos de 16% de martensita. Esta martensita é formada durante o resfriamento final após a etapa de superenvelhecimento. Se a fração de martensita estiver acima de 16%, a taxa de expansão do furo da chapa de aço pode ser reduzida devido ao aumento da temperabilidade do aço.
[0018] O restante da microestrutura consiste em ferrita bainítica.
[0019] A chapa de aço de acordo com a invenção pode ser produzida por qualquer método de fabricação apropriado e o técnico no assunto pode definir um. No entanto, é preferido usar o método de acordo com a invenção, que compreende as seguintes etapas: - fornecer um semi-produto de aço com a composição descrita acima, - aquecer o referido semi-produto de aço com uma temperatura compreendida entre 1150 °C e 1300 °C, de modo a obter o semi- produto de aço reaquecido - laminar a quente o referido semi-produto de aço reaquecido com uma temperatura de laminação final superior ou igual a 800 °C, de modo a obter uma chapa de aço laminada a quente, - enrolar a chapa de aço laminada a quente a uma temperatura Tenrolamento entre 400 °C e 590 °C, de modo a obter uma chapa de aço enrolada - opcionalmente, tratar termicamente a referida chapa de aço enrolada, - laminar a frio a chapa de aço enrolada com uma taxa de redução entre 30% e 80%, de modo a obter uma chapa de aço laminada a frio, - aquecer a chapa de aço laminada a frio a uma taxa de aquecimento VH entre 2 °C/s e 50 °C/s a uma temperatura de imersão Timersão superior a Ac3 + 20 °C e inferior a 1000 °C, por um período de timersão superior a 60 s, de modo a obter uma chapa de aço recozida, - resfriar a chapa de aço recozida com uma taxa de resfriamento VC entre 20 °C/s e 1000 °C/s a uma temperatura de sobrenvelhecimento TOA superior a 385 °C e inferior a 450 °C, - manter a chapa de aço recozida resfriada na temperatura de sobrenvelhecimento TOA por uma duração tOA superior ou igual a 270 s.
[0020] As chapas de aço de acordo com a presente invenção são preferencialmente produzidas através de um método em que um semi-produto, tais como placas, placas finas ou tiras feitas de um aço de acordo com a presente invenção tendo a composição descrita acima, é fundida, o estoque de entrada de fundição é aquecido a uma temperatura entre 1150 °C e 1300 °C ou usado diretamente nessa temperatura após a fundição, sem resfriamento intermediário.
[0021] O semi-produto é então laminado a quente com uma temperatura final de laminação maior ou igual a 800 °C, de modo a se obter uma chapa de aço laminada a quente, para evitar qualquer problema de trinca por falta de ductilidade pela formação de ferrita em bandas.
[0022] A chapa de aço laminada a quente é então enrolada a uma temperatura Tenrolamento entre 400 °C e 590 °C, de modo a obter uma chapa de aço enrolada. Se a temperatura de enrolamento for inferior a 400 °C, a dureza do aço após o resfriamento é aumentada. Se a temperatura de enrolamento for superior a 590 °C, podem-se formar óxidos superficiais indesejáveis. De preferência, a temperatura de enrolamento está entre 500 °C e 590 °C.
[0023] Uma etapa de decapagem pode ser adicionada depois do enrolamento de modo a remover os óxidos de superfície.
[0024] Um tratamento térmico da chapa de aço enrolada pode ser realizado, a uma temperatura de tratamento térmico θA entre 400 °C e 700 °C, a duração na referida temperatura de tratamento térmico sendo compreendida entre 30 e 200 horas. A duração do tratamento térmico deve ser adaptada com a temperatura do tratamento térmico, visto que longos períodos são adaptados a baixas temperaturas e curtos períodos são adaptados a altas temperaturas.
[0025] Uma etapa de decapagem pode ser adicionada após o tratamento térmico de modo a remover os óxidos de superfície. O aço é então laminado a frio com uma taxa de redução entre 30% e 80%, de modo a obter uma chapa de aço laminada a frio.
[0026] A chapa de aço laminada a frio é então aquecida a uma taxa de aquecimento VH entre 2 °C/s e 50 °C/s. Abaixo de 2 °C/s, a descarbonização profunda não pode ser evitada, levando ao amolecimento da superfície e, portanto, as propriedades mecânicas desejadas não podem ser alcançadas.
Acima de 50 °C/s, as transformações de fase podem interferir na recristalização, levando a uma microestrutura parcialmente não recristalizada com baixa ductilidade. De preferência, a taxa de aquecimento VH está entre 10 °C/s e 40 °C/s.
[0027] A chapa de aço laminada a frio é aquecida até uma temperatura de imersão Timersão superior a Ac3 + 20 °C e inferior a 1000 °C, por um período de timersão superior a 60 s, de modo a obter uma chapa de aço recozida. Se a Timersão for menor que Ac3 + 20 °C, a formação de ferrita é promovida e a microestrutura desejada e então as propriedades mecânicas não são alcançadas.
[0028] A temperatura Ac3 é calculada a partir de uma fórmula derivada de Andrews publicada no Journal of the Iron and Steel Institute, 203, 721-727, 1965: Ac3 (°C) = 910 – 203 x (% de C)^(1/2) – 15,2 x (% de Ni) + 44,7 x (% de Si) + 104 x (% de V) + 31,5 x (% de Mo) + 13,1 x (% de W) – 30 x (% de Mn) – 11 x (% de Cr) – 20 x (% de Cu) + 700 x (% de P) + 400 x (% de Al) + 120 x (% de As) + 400 x (% de Ti)
[0029] No entanto, se a temperatura Timersão for superior a 1000 °C, os tamanhos dos grãos de austenita aumentam excessivamente, o que tem um efeito adverso nas propriedades elásticas. De preferência, a temperatura de imersão é inferior a 900 °C. Se a duração da imersão for menor que 60 s, a dissolução dos carbonetos seria insuficiente. De preferência, o tempo de imersão está acima de 100 s.
[0030] Após o tratamento térmico, a chapa de aço recozida é resfriada a uma taxa de resfriamento VC superior a 20 °C/s para evitar a formação de ferrita e inferior a 1000 °C/s, para atingir uma temperatura de sobrenvelhecimento TOA compreendida entre 385 °C e 450 °C, para obter uma chapa de aço resfriada. De preferência, a taxa de resfriamento é inferior a 500 °C/s, e mais preferencialmente abaixo de 100 °C/s. Se o aço for aquecido a uma temperatura abaixo de 385 °C, o teor de bainita é muito grande e o teor de austenita retida insuficiente. O alongamento uniforme não alcançará o valor desejado. Pelo contrário, se TOA for superior a 450 °C, o teor de bainita é muito baixo e ocorrerá a formação excessiva de martensita, o que diminui a ductilidade.
[0031] O aço é mantido na temperatura TOA por um tempo tOA maior ou igual a 270s, para se obter a estabilização da austenita e o refinamento das ilhas de M-A. A duração do superenvelhecimento menor que 270 s limita a formação de bainita, e portanto, dificulta a estabilização da austenita e, assim, promove a formação de martensita excessiva, reduzindo a ductilidade. A chapa de aço é resfriada até a temperatura ambiente.
[0032] Após esta etapa final de resfriamento, a chapa de aço pode, opcionalmente, ser submetida a uma operação de revestimento metálico para melhorar sua proteção contra corrosão. O processo de revestimento usado pode ser qualquer processo adaptado ao aço da invenção. A deposição eletrolítica ou física de vapor pode ser citada, com ênfase particular na deposição por jato de vapor. O revestimento metálico pode ser à base de zinco ou alumínio, por exemplo.
[0033] A invenção será agora ilustrada pelos seguintes exemplos, que não são de forma alguma limitativos.
EXEMPLOS
[0034] Os semi-produtos foram fornecidos com as composições detalhadas na tabela 1, expressas em porcentagem em peso. O aço A-D corresponde à composição da invenção.
[0035] A tabela 2 detalha as condições de fabricação que foram aplicadas. Os ensaios 1 a 5 correspondem à invenção.
A M Rela ç C Si Al Cr Mo Nb P S N B Ti Cu Ni V n ção o 0, 1, 1, 0,0 0,0 0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 A 321 41 53 50 27 02 91 68 10 01 04 003 02 02 02 02 0, 1, 1, 0,0 0,0 0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 B 345 39 77 49 25 02 89 65 10 01 05 003 02 02 02 02 0, 1, 1, 0,0 0,0 0,2 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 C 337 41 56 49 25 02 65 59 11 02 06 004 02 02 02 02 0, 1, 1, 0,0 0,0 0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 D 340 40 71 68 24 02 86 57 10 02 04 003 02 02 02 02
A M Rela ç C Si Al Cr Mo Nb P S N B Ti Cu Ni V n ção o 0, 1, 1, 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 E 249 30 50 48 03 06 02 10 12 02 05 004 01 07 05 02
0, 2, 1, 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 F 305 29 00 47 03 10 02 31 10 06 03 006 01 02 06 02
0, 2, 1, 0,0 0,4 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 G 233 30 11 52 07 49 02 30 10 06 05 006 01 02 06 02
0, 1, 1, 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 H 276 40 51 46 05 03 02 02 13 02 05 005 01 02 09 02
0, 1, 1, 0,0 0,5 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 I 161 40 50 46 07 60 02 60 13 02 07 006 01 02 09 02
0, 1, 1, 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 J 306 41 73 59 28 02 02 60 11 01 03 003 02 02 02 02
0, 1, 1, 0,0 0,0 0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,2 0,0 0,0 0,0 K 316 40 70 68 21 02 85 58 12 02 05 025 60 02 02 02
TABELA 1. COMPOSIÇÕES DE AÇO (% EM PESO)
- Valores sublinhados: não correspondem à invenção.
Ch A ap Temp Lami Taxa c En eratur H a naçã de Sobrenvelh 3 sai Temp a de B V Imersão de oa resfria ecimento (° o eratur acaba A H aç Tenrol frio mento C o a de mento (° ) amento aqueci de C (°C) Taxa Tim mento lamina TH / (°C) ção a de s) ersã time BA VC TOA tOA quent reduç o rsão (° (°C/ s) (°C) (s) e (°C) ão (°C (s) C) (%) ) 6 8 1 86 12 1 A 1250 800 550 5 50 50 400 300 2 2 0 0 0 6 6 8 1 86 12 2 A 1250 800 550 5 50 50 430 300 2 2 0 0 0 6 6 8 1 86 12 3 B 1250 800 550 5 50 50 400 300 2 2 0 0 0 1 6 8 1 86 12 4 C 1250 800 550 5 50 50 400 300 2 2 0 0 0 7 6 8 1 86 12 5 C 1250 800 550 5 50 50 430 300 2 2 0 0 0 7
Ch A ap Temp Lami Taxa c En eratur H a naçã de Sobrenvelh 3 sai Temp a de B V Imersão de oa resfria ecimento (° o eratur acaba A H aç Tenrol frio mento C o a de mento (° ) amento aqueci de C (°C) Taxa Tim mento lamina TH / (°C) ção a de s) ersã time BA VC TOA tOA quent reduç o rsão (° (°C/ s) (°C) (s) e (°C) ão (°C (s) C) (%) ) 6 8 83 18 6 E 1248 955 570 5 67 5 95 400 500 3 0 0 0 0
5 8 85 12 7 F 1270 950 550 5 67 5 95 400 500 1 0 0 0 5 5 8 85 12 8 G 1270 950 550 5 67 5 95 400 500 0 0 0 0 9
5 8 85 12 9 H 1270 950 550 5 50 5 95 425 500 1 0 0 0 3 5 8 85 12 10 I 1270 950 550 5 50 5 95 400 500 0 0 0 0 8 5 8 85 12 11 I 1270 950 550 5 50 5 95 425 500 0 0 0 0 8 6 8 1 86 12 12 J 1250 800 450 5 50 50 370 450 1 2 0 0 0 9 6 8 1 86 12 13 J 1250 800 450 5 50 50 430 250 1 2 0 0 0 9 6 8 1 86 12 14 D 1250 800 450 5 50 50 370 450 2 2 0 0 0 9 6 9 1 86 12 180 15 K 1250 800 450 5 50 50 400 3 2 0 0 0 0 2
TABELA 2 CONDIÇÕES DE FABRICAÇÃO
- Valores sublinhados: não Bainita Ilhas de Total de austenita Martensita (%) correspondem à ferrítica(%) M-A (%) retida γtot (%) invenção.Ensaio
1 62 38 13 25 2 60 40 13 27 3 60 40 14 26
- Valores sublinhados: não Bainita Ilhas de Total de austenita Martensita (%) correspondem à ferrítica(%) M-A (%) retida γtot (%) invenção.Ensaio 4 61 39 15 24 5 61 39 12 27 6 70 30 13 17 7 63 37 18 19 8 61 39 20 19 9 58 42 25 17 10 58 42 28 14 11 58 42 30 12 12 70 30 14 16 13 63 37 16 21 14 72 28 13 15 15 44 56 35 21 - TABELA 3: CARACTERÍSTICAS MACROESTRUTURAIS DA CHAPA DE AÇO FINAL TRATADA TERMICAMENTE.
Valores sublinhados: não correspondem à invenção.
[0036] A microestrutura da chapa de aço tratada termicamente foi determinada em amostras polidas gravadas com Klemm e observadas com Microscópio Eletrônico de Varredura. A fração superficial da austenita retida total foi medida por difração de raios-X e refinamento de Rietveld e a fração superficial das ilhas de M-A por meio de análise de imagens. A proporção dos constituintes é relatada na Tabela 3. A Tabela 4 reúne as propriedades mecânicas da chapa de aço final tratada termicamente. A resistência à tração TS e o alongamento uniforme UEl foram determinados de acordo com o padrão ISO 6892-1:2016. A taxa de expansão do furo HER foi determinada de acordo com o padrão ISO 16630:2017.
[0037] O método de expansão do furo consiste em medir o diâmetro inicial Di de um furo antes da estampagem (nominalmente: 10 mm), então o diâmetro final Df do furo após a estampagem, determinado quando fissuras são observadas na direção da espessura da chapa nas bordas do furo.
A razão de expansão do furo HER é determinada de acordo com a seguinte fórmula: HER = 100 * (Df – Di)/ Di. A HER é, portanto, usada para quantificar a capacidade de uma chapa de resistir à estampagem no nível de um orifício cortado. Ensaio TS (MPa) UEl (%) HER (%) 1 1153 18 30 2 1165 21 19 3 1381 16 26 4 1212 18 24 5 1199 17 18 6 931 14 37 7 1097 14 21 8 1428 12 3 9 1108 15 25 10 1358 16 8 11 1422 15 2 12 1189 11 28 13 1076 23 21 14 1321 13 20 15 1286 14 7 TABELA 4: PROPRIEDADES MECÂNICAS DA CHAPA DE AÇO FINAL.
- Valores sublinhados: não chegam aos valores alvo de TS, UEL ou HER.
[0038] Nos ensaios 1-5, as composições e as condições de fabricação correspondem à invenção. Assim, a microestrutura e as propriedades mecânicas desejadas são obtidas. Os ensaios 6 a 13 e 15 não correspondem à composição da invenção. Os ensaios 6 a 13 têm um teor muito pequeno de molibdênio, que é um elemento estabilizador da austenita retida. Assim, o nível desejado de austenita retida total não é atingido e o alongamento uniforme é reduzido.
[0039] Além disso, os ensaios 6 e 9 não contêm nióbio suficiente para refinar a microestrutura, levando a um baixo alongamento uniforme.
[0040] Nos ensaios 8, 10 e 11, o excesso de boro e principalmente o excesso de cromo levam a microestrutura indesejada com alta fração de martensita e baixa fração de austenita total retida que diminuem a ductilidade da microestrutura levando a um baixo alongamento uniforme. Além disso, a grande quantidade de martensita também prejudica a taxa de expansão do furo, pois a martensita é frágil e apresenta danos iniciais durante a expansão do furo.
[0041] No ensaio 15, o aço contém uma grande quantidade de boro. A formação de martensita é promovida, reduzindo a quantidade de bainita e, assim, endurecendo a chapa e reduzindo a ductilidade.
[0042] Nos ensaios 12 e 14, a temperatura de superenvelhecimento é inferior ao limite da invenção, acentuando o baixo nível de austenita retida, que diminui a ductilidade da microestrutura levando a um baixo alongamento uniforme. No ensaio 13, o tempo de espera do superenvelhecimento é muito curto para se obter a estabilização da austenita e o refinamento das ilhas de M-A. Como resultado, a chapa de aço não cumpre as propriedades mecânicas solicitadas.

Claims (11)

REIVINDICAÇÕES
1. CHAPA DE AÇO recozida laminada a frio, caracterizada por ter uma composição química que compreende, em % em peso: 0,30% ≤ C ≤ 0,50% 1,00% ≤ Mn ≤ 2,50% 1,00% ≤ Si ≤ 2,00% Al ≤ 2,00%, Cr ≤ 0,100%, 0,100% ≤ Mo ≤ 0,500%, 0,020% ≤ Nb ≤ 0,200% B ≤ 0,0005%, P ≤ 0,02%, S ≤ 0,005%, N ≤ 0,01%, o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis, com as porcentagens em carbono, manganês, cromo, molibdênio e boro sendo tais que a liga satisfaz a seguinte condição: 250% de C + 120% de Mn - 200% de Cr + 200% de Mo -10000% de B ≥ 320, e em que a microestrutura compreende, na fração superficial, 35% a 45% de ilhas de martensita e austenita retida (M-A), a austenita retida total é maior ou igual a 24%, o restante consistindo em ferrita bainítica.
2. CHAPA DE AÇO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo teor de manganês estar compreendido entre 1,30% e 2,10%.
3. CHAPA DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizada pelo teor de molibdênio estar entre 0,100% e 0,400%.
4. CHAPA DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pela microestrutura compreender em fração superficial menos de 16% de martensita.
5. CHAPA DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pela resistência à tração TS ser superior a 1100 MPa, o alongamento uniforme UEl ser superior ou igual a 16% e a taxa de expansão do furo superior a 15%.
6. CHAPA DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pela taxa de expansão do furo ser maior ou igual a 24%.
7. CHAPA DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pela resistência à tração TS ser superior a 1180 MPa.
8. MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DE UMA CHAPA DE AÇO, caracterizado por compreender as seguintes etapas: - fornecer um semi-produto de aço com composição, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 3, - aquecer o semi-produto de aço a uma temperatura compreendida entre 1150 °C e 1300 °C, de modo a obter o semi-produto de aço reaquecido, - laminar a quente o semi-produto de aço reaquecido a uma temperatura final de laminação superior ou igual a 800 °C, de modo a obter uma chapa de aço laminada a quente, - enrolar a chapa de aço laminada a quente a uma temperatura Tenrolamento entre 400 °C e 590 °C, de modo a obter uma chapa de aço enrolada - opcionalmente, tratar termicamente a referida chapa de aço enrolada, - laminar a frio a chapa de aço enrolada com uma taxa de redução entre 30% e 80%, de modo a obter uma chapa de aço laminada a frio, - aquecer a chapa de aço laminada a frio a uma taxa de aquecimento VH entre 2 °C/s e 50 °C/s a uma temperatura de imersão Timersão superior a Ac3 + 20 °C e inferior a 1000 °C, por um período timersão superior a 60 s, de modo a obter uma chapa de aço recozida, - resfriar a chapa de aço recozida com uma taxa de resfriamento VC entre 20 °C/s e 1000 °C/s a uma temperatura de sobrenvelhecimento TOA superior a 385 °C e inferior a 450 °C, - manter a chapa de aço recozida resfriada na temperatura de sobrenvelhecimento TOA por uma duração tOA superior ou igual a 270 s.
9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pela temperatura de enrolamento estar entre 500 °C e 590 °C.
10. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 9, caracterizado pela chapa de aço enrolada ser termicamente tratada a uma temperatura de tratamento térmico θA entre 400 °C e 700 °C, a duração no tratamento térmico sendo compreendida entre 30 s e 200 h.
11. USO da chapa de aço recozida laminada a frio, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, ou fabricada com o método, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado por ser para a fabricação de peças estruturais de veículos.
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