BR122013025148B1

BR122013025148B1 - Fio de aço de alto carbono

Info

Publication number: BR122013025148B1
Application number: BR122013025148-0A
Authority: BR
Inventors: Yamasaki Shingo; Nishida Seiki; Kikuchi Makio
Original assignee: Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation
Priority date: 2006-10-12
Filing date: 2007-04-18
Publication date: 2018-02-27
Also published as: US20090277545A1; US8308875B2; BRPI0702874A2; EP2090671A4; JP2007131944A; WO2008044354A1; JP5162875B2; KR100970788B1; KR20080058293A; ES2726032T3; CN101331243A; EP2090671A1; BRPI0702874B1; EP2090671B1; CN101331243B

Abstract

resumo patente de invenção: "fio de aço". a presente invenção refere-se um fio de aço produzido a partir de fio-máquina excelente na capacidade de trefilação, como um material de partida com alta produtividade a uma boa produção e um custo baixo. um fio-máquina de aço duro de uma composição especificada é laminado a quente, o aço laminado a quente é embobinado em uma faixa de temperatura específica, e o aço embobinado é submetido a um patenteamento a uma taxa de resfriamento predeterminada, desse modo se assegurando um fio de aço de alto carbono excelente na capacidade de trabalho. o fio de aço de alta resistência é excelente na capacidade de trefilação compreendendo uma estrutura de perlita de uma relação de área de 97% ou maior e o saldo de estruturas não de perlita incluindo bainita, perlita degenerada e ferrita pró-eutectóide e tendo um tamanho de bloco de perlita de não menos do que 20 µm e não mais do que 45 µm. a invenção também refere-se a um fio de aço de alto carbono excelente na ductilidade, o qual é fabricado pela submissão do fio-máquina a um patenteamento intermediário e a uma trefilação a frio e tem uma resistência à tração de 2800 mpa ou maior.

Description

(54) Título: FIO DE AÇO DE ALTO CARBONO (51) Int.CI.: C22C 38/00; C21D 9/52; C22C 38/14; C22C 38/54 (30) Prioridade Unionista: 12/10/2006 JP 2006-278780 (73) Titular(es): NIPPON STEEL & SUMITOMO METAL CORPORATION (72) Inventor(es): SHINGO YAMASAKI; SEIKI NISHIDA; MAKIO KIKUCHI

1/19

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para FIO DE AÇO DE ALTO CARBONO.

[001] Pedido Dividido do PI0702874-1 de 18/04/07.

Campo da Invenção [002] A presente invenção refere-se a um fio de aço fabricado a partir de fio-máquina de aço. Mais particularmente, esta invenção refere-se a um cordão de aço usado, por exemplo, para reforço de pneus radiais, a vários tipos de cintas industriais e similares, a um fiomáquina laminado adequado para uso em aplicações tais como um fio para costura, a métodos de fabricação dos precedentes, e a um fio de aço fabricado a partir do fio-máquina embobinado mencionado anteriormente, como o material de partida.

Descrição da Técnica Relacionada [003] No caso de fio de aço para cordão de aço usado como um material para reforço de pneus radiais de veículo e vários tipos de cintas e mangueiras, ou um fio de aço para aplicações de fio para costura, a prática geral é submeter um fio-máquina de aço laminado a quente e de resfriamento controlado de 4 a 6 mm de diâmetro a uma trefilação primária para redução dele para um diâmetro de 3 a 4 mm e, então, submeter o fio-máquina trefilado a um patenteamento intermediário e conduzir uma trefilação secundária para redução dele para um diâmetro de 1 a 2 mm. Um patenteamento final é realizado, então, seguido por uma eletrodeposição de latão e uma trefilação a úmido final para um diâmetro de 0,15 a 0,40 mm. Vários fios de aço finos extras obtidos por este processo são torcidos em um cabo torcido, desse modo se fabricando o cordão de aço.

[004] De modo a se diminuírem os custos de fabricação, tornouse uma prática crescentemente comum nos últimos anos omitir o patenteamento intermediário mencionado anteriormente e trefilar diretamente o fio-máquina laminado de resfriamento controlado para o diâPetição 870170093493, de 01/12/2017, pág. 6/29

2/19 metro de patenteamento final de 1 a 2 mm. Isto criou uma necessidade de o fio-máquina laminado de resfriamento controlado exibir boas características de trefilação direta, isto é, uma capacidade de trefilação, de modo que a demanda por alta ductilidade e alta capacidade de trabalho do fio-máquina se tornou muito forte.

[005] Uma redução de área, um índice de ductilidade de fiomáquina patenteado, é uma função do tamanho de grão de austenita e, uma vez que isto torna possível melhorar a redução de área pelo refinamento do tamanho de grão de austenita, foram feitas tentativas de obtenção de um refinamento de tamanho de grão de austenita pelo uso de carburetos e/ou nitretos de elementos tais como Nb, Ti e B como partículas de ancoragem. A Patente Japonesa N° 2609387 ensina um melhoramento adicional de tenacidade / ductilidade de fio-máquina extrafino pela incorporação de um ou mais dentre: Nb: 0,01 a 0,1% em massa, Zr: 0,05 a 0,1% em massa e Mo: 0,02 a 0,5% em massa como elementos constituintes. Além disso, a Publicação de Patente Japonesa (A) N° 2001-131697 ensina um refinamento de tamanho de grão de austenita pelo uso de NbC. Contudo, o alto preço destes elementos de adição aumenta o custo. Mais ainda, o Ni forma carbureto e nitreto grosseiros e o Ti forma um óxido grosseiro, de modo que, quando o fio for trefilado para um diâmetro fino de, por exemplo, 0,40 mm ou menos, uma ruptura pode ocorrer. Um estudo realizado pelos inventores mostrou que uma ancoragem de BN não é prontamente capaz de refinar o tamanho de grão de austenita para um grau que afete a redução de área.

[006] Ainda, a Publicação de Patente Japonesa (A) N° H8-3639 ensina um melhoramento da capacidade de trefilação de fio-máquina de alto carbono pela adoção de uma temperatura de patenteamento mais baixa para ajuste da estrutura de fio-máquina para bainita. Contudo, uma formação de bainita de fio-máquina laminado tem probabiliPetição 870170093493, de 01/12/2017, pág. 7/29

3/19 dade de aumentar o custo para um nível alto, porque ela requer a imersão em sal fundido ou similar e também é passível de degradar a capacidade de remoção de carepa mecânica.

Sumário da Invenção [007] A presente invenção foi concebida à luz das circunstâncias precedentes. Seu objetivo é prover um fio de aço fabricado a partir de um fio-máquina de alta resistência excelente na capacidade de trefilação, sendo ideal para um cordão de aço e fio para costura e aplicações similares com alta produtividade a uma boa produção e um custo baixo.

[008] Esta invenção atinge o objetivo precedente por um método de fabricação constituído para permitir a produção do fio de aço estabelecido nos aspectos 1) e 2) abaixo.

[009] Fio de aço fabricado pela submissão a um patenteamento intermediário e uma trefilação a frio, de fio-máquina de aço que compreende uma estrutura de perlita de uma relação de área de 97% ou mais e um saldo de estruturas não de perlita incluindo bainita, perlita degenerada e ferrita pró-eutectóide e tendo um tamanho de bloco de perlita de não menos do que 20 pm e não maior do que 45 pm, sendo que o fio de aço possui uma resistência à tração (TS) de 2800 MPa ou maior e o fio-máquina é produzido por um processo compreendendo: [0010] - a laminação a quente de um tarugo de aço que compreende, em % em massa:

[0011] C: 0,70 a 1,10%, [0012] Si: 0,1 a 1,5%, [0013] Mn: 0,1 a 1,0% [0014] Al: 0,01% ou menos, [0015] Ti: 0,01% ou menos, [0016] N: 10 a 60 ppm em massa, [0017] B: não menos do que (0,77 x N (ppm em massa) - 17,4)

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4/19 ppm em massa ou 5 ppm em massa, o que for maior, e não mais do que 52 ppm em massa, e o saldo de Fe e impurezas inevitáveis;

[0018] - o embobinamento do aço laminado a quente na faixa de temperatura entre Tmin mostrada abaixo e 950 °C, e [0019] - a submissão do aço embobinado ao patenteamento usando um método de resfriamento no qual uma taxa de resfriamento entre 800 e 600 °C é de 5 °C/s ou maior, [0020] Tmin sendo 800 °C quando B (ppm em massa) - 0,77 x N (ppm em massa) > 0,0, e [0021] Tmin sendo Tmin = 950 + 1450 / (B (ppm em massa) 0,77 x N (ppm em massa) - 10) °C quando B (ppm em massa) - 0,77 x N (ppm em massa) < 0,0.

[0022] Fio de aço, de acordo com o aspecto 1), em que o fiomáquina de aço compreende ainda, em % em massa, um ou mais membros selecionados a partir do grupo que consiste em:

[0023] Cr: 0,03 a 0,5%, [0024] Ni: 0,5% ou menos (não incluindo 0%), [0025] Co: 0,5% ou menos (não incluindo 0%), [0026] V: 0,03 a 0,5%, [0027] Cu: 0,2% ou menos (não incluindo 0%), [0028] Mo: 0,2% ou menos (não incluindo 0%), [0029] W: 0,2% ou menos (não incluindo 0%), e [0030] Nb: 0,1% ou menos (não incluindo 0%).

Breve Descrição dos Desenhos [0031] A figura 1 é um diagrama que mostra como uma deformação verdadeira média na fratura por trefilação variou como uma função de uma relação de área não perlita.

[0032] A figura 2 é um diagrama que mostra como uma deformação verdadeira média na fratura por trefilação variou como uma função de resistência à tração.

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5/19 [0033] A figura 3 é um diagrama que mostra como uma deformação verdadeira média na fratura por trefilação variou como uma função de tamanho de bloco de perlita.

Descrição Detalhada da Invenção [0034] Os inventores conduziram estudos referentes a como a composição química e as propriedades mecânicas de um fio-máquina afetam sua capacidade de trefilação. Suas descobertas são especificadas abaixo.

[0035] Embora a resistência à tração possa ser melhorada pelo aumento do teor de metais de formação de liga, tais como C, Si, Mn e Cr, um teor mais alto destes metais de formação de liga diminui a capacidade de trefilação, especificamente, aumenta a freqüência de ruptura ao causar uma redução no limite de trabalho durante uma trefilação.

[0036] A capacidade de trefilação exibe boa correlação com a resistência à tração e uma redução de fratura de área antes da trefilação, isto é, após um tratamento térmico, e uma capacidade de trefilação muito boa é obtida quando uma redução de área atinge ou excede a um certo valor em correspondência com a resistência à tração.

[0037] B forma um composto com N, e a quantidade de B soluto sólido é determinada pelas quantidades totais de B e N e a temperatura de aquecimento, antes da transformação de perlita. O B soluto sólido se segrega nas fronteiras de grão de austenita. Durante um resfriamento a partir da temperatura de austenita no momento do patenteamento, ele inibe a geração de microestruturas de baixa resistência grosseiras, tais como bainita, ferrita e perlita degenerada, que se originam a partir das fronteiras de grão de austenita, e, particularmente, inibe uma geração de bainita. Dentre estas estruturas não de perlita, a bainita é uma que tem o maior efeito adverso sobre a capacidade de trefilação. A bainita contabiliza 60% ou mais das estruturas não de perPetição 870170093493, de 01/12/2017, pág. 10/29

6/19 lita. Quando o B soluto sólido é deficiente, o efeito precedente é mínimo, e, quando é excessivo, uma transformação de perlita é precedida pela precipitação de Fe₂₃(CB)₆ que degrada a capacidade de 4.

[0038] Esta invenção foi obtida com base nas descobertas precedentes.

[0039] As exigências da invenção serão explicadas, agora, em detalhes.

[0040] Estrutura e propriedades mecânicas do fio-máquina:

[0041] um estudo conectado pelos inventores revelou que a capacidade de trefilação de um fio-máquina patenteado está correlacionada à quantidade de estruturas não de perlita, tais como ferrita próeutectóide, perlita degenerada e bainita, e que a restrição da fração em volume destas estruturas não de perlita para menos de 3% inibe a ocorrência de fissuração antecipada e melhora a capacidade de trefilação durante uma trefilação. Os presentes inventores ainda descobriram que, para uma redução de estruturas não de perlita, é eficaz adicionar B, embobinar o aço laminado a quente em uma faixa de temperatura não menor do que Tmin mostrada abaixo, e submeter o aço embobinado a um patenteamento usando um método de resfriamento no qual a taxa de resfriamento entre 800 e 600 °C é de 5 °C/s ou maior, [0042] Tmin sendo 800 °C quando B (ppm em massa) - 0,77 x N (ppm em massa) > 0,0, e [0043] Tmin sendo Tmin = 950 + 1450 / (B (ppm em massa) 0,77 x N (ppm em massa) - 10) °C quando B (ppm em massa) - 0,77 x N (ppm em massa) < 0,0.

[0044] Isto permite a fabricação de um fio-máquina de alta resistência excelente na capacidade de trefilação tendo uma fração em volume não de perlita de menos de 3%. Deve ser notado que, embora um tamanho de bloco de perlita dependa do tamanho de grão de ausPetição 870170093493, de 01/12/2017, pág. 11/29

7/19 tenita e da temperatura de transformação de perlita (na taxa de resfriamento no caso de um resfriamento contínuo), uma dependência da temperatura de transformação é predominante, no caso de um fiomáquina laminado, porque um crescimento de grão extremo de tamanho de grão de austenita não ocorre prontamente. A partir disto, segue-se que uma ocorrência de crescimento de grão de bloco de perlita significa que a temperatura de transformação é alta (a taxa de resfriamento é baixa). Quando os grãos de austenita crescem, estruturas não de perlita grosseira ocorrem para degradação da capacidade de trefilação, mesmo se B for adicionado. Mais ainda, mesmo quando a temperatura de transformação é alta demais, um carbureto de B grosseiro se forma nas fronteiras de grão de austenita, antes da transformação de perlita, desse modo degradando a capacidade de trefilação. Por outro lado, quando a temperatura de transformação é baixa demais (a taxa de resfriamento é alta demais), a TS se torna alta demais, e a capacidade de trefilação é degradada, como resultado. Os inventores descobriram que um tamanho de bloco de perlita de não menos do que 20 pm e não mais do que 45 pm inibe a ocorrência das estruturas não de perlita mencionadas anteriormente e carbureto de B grosseiro, e também permite uma TS adequada, desse modo evitando uma degradação de capacidade de trefilação. Do ponto de vista da capacidade de remoção de carepa, a temperatura de resfriamento preferencialmente é de 950 °C ou menos.

[0045] Composição química:

[0046] C: C é um elemento que eficazmente melhora a resistência do fio-máquina. Contudo, a um teor de menos de 0,70% em massa, o C não pode ser feito facilmente imprimir de forma confiável uma alta resistência de 2800 MPa ou maior ao produto final, enquanto uma estrutura de perlita uniforme se torna difícil de obter, devido à promoção de precipitação de ferrita pró-eutectóide nas fronteiras de grão de ausPetição 870170093493, de 01/12/2017, pág. 12/29

8/19 tenita. Quando o teor de C é excessivo, uma cementita pró-eutectóide reticulada surgindo nas fronteiras de grão de austenita causa uma fácil ruptura durante a trefilação do fio e, também, degrada notadamente a tenacidade e a ductilidade do fio-máquina extrafino após a trefilação final. O teor de C, portanto, é definido como de 0,70 a 1,10% em massa.

[0047] Si: o Si é um elemento que eficazmente melhora a resistência. Ele também é um elemento útil como um desoxidante e, como tal, é um elemento requerido, quando a invenção for aplicada a um fiomáquina de aço que não contenha Al. A ação desoxidante de Si é baixa demais a um teor de menos de 0,1% em massa. Quando o teor de Si é excessivo, ele promove uma precipitação de ferrita pró-eutectóide, mesmo em um aço hipereutectóide, e também causa uma redução no limite de trabalho durante uma trefilação. Além disso, ele prejudica a remoção de carepa mecânica (MD) no processo de trefilação. O teor de Si é definido, portanto, como de 0,1 a 1,5% massa.

[0048] Mn: Como Si, o Mn também é um elemento útil como um desoxidante. Ele ainda é eficaz para melhoria da capacidade de endurecimento e, assim, para melhoria da resistência do fio-máquina. O Mn também atua para evitar uma fragilidade a quente pela fixação do S presente no aço como MnS. A um teor de menos de 0,1% em assa, os efeitos mencionados anteriormente não são prontamente obtidos. Por outro lado, a Mn é um elemento que facilmente se precipita. Quando presente excedendo a 1,0% em massa, ele se segrega, particularmente na região central do fio-máquina, e, uma vez que martensita e/ou bainita se formam na região de segregação, a capacidade de trefilação é degradada. O teor de Mn é definido, portanto, como de 0,1 a 1,0% em massa.

[0049] Al: 0,01% em massa ou menos. De modo a se garantir que o Al não gere inclusões não metálicas de alumina indeformáveis duras,

Petição 870170093493, de 01/12/2017, pág. 13/29

9/19 que degradam a ductilidade e a capacidade de trefilação do fio de aço, seu teor é definido como de 0,01% em massa ou menos (incluindo 0% em massa).

[0050] Ti: 0,01% em massa ou menos. De modo a se garantir que o Ti não gere dura, indeformável oxidação que degrada a ductilidade e a capacidade de trefilação do fio de aço, seu teor é definido como 0,01% em massa ou menos (incluindo 0% em massa).

[0051] N: de 10 a 60 ppm em massa. O N no aço forma um nitreto com B e, assim, funciona para evitar um crescimento de grão de austenita durante um aquecimento. Esta ação é eficazmente exibida a um teor de N de 10 ppm em massa ou mais. A um teor de N alto demais, contudo, os nitretos se formam excessivamente para diminuírem a quantidade de B soluto sólido presente na austenita. Além disso, o N soluto sólido é passível de promover um envelhecimento durante uma trefilação de fio. O limite superior de teor de N, portanto, é definido como de 60 ppm em massa.

[0052] B: entre 5 ppm em massa ou (0,77 x N (ppm em massa) 17,4) ppm em massa e 50 ppm em massa. Quando B está presente na austenita em uma solução sólida, ele se segrega nas fronteiras de grão e inibe uma precipitação de ferrita, perlita degenerada, bainita e similar nas fronteiras de grão. Por outro lado, uma adição de B excessiva tem um efeito adverso sobre a capacidade de trefilação porque promove uma precipitação de carbureto grosseiro, especificamente, Fe₂₃(CB)₆, na austenita. O limite inferior de teor de B, portanto, é definido como 5 ppm em massa ou (0,77 x N (ppm em massa) - 17,4) ppm em massa, o que for maior, e o limite superior é definido como 50 ppm em massa.

[0053] Os teores de impurezas P e S não são particularmente definidos, mas de um ponto de vista de obtenção de boa ductilidade, o teor de cada um preferencialmente é de 0,02% em massa ou menos,

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10/19 de modo similar a em fios de aço extrafinos convencionais.

[0054] Embora o fio-máquina de aço usado na presente invenção tenha os elementos mencionados anteriormente como seus componentes básicos, um ou mais dos elementos aditivos opcionais a seguir podem ser positivamente incluídos, além disso, com a finalidade de melhoria da resistência, tenacidade, ductilidade ou outras propriedades mecânicas:

[0055] Cr: 0,03 a 0,5% em massa, Ni: 0,5% em massa ou menos, Co: 0,5% em massa ou menos, V: 0,03 a 0,5% em massa, Cu: 0,2% em massa ou menos, Mo: 0,2% em massa ou menos, W: 0,2% em massa ou menos, e Nb: 0,1% em massa ou menos (onde o as faixas de teor de Ni, Co, Cu, Mo, W e Nb não incluem 0% em massa). Uma explicação será feita com referência a estes elementos.

[0056] Cr: de 0,03 a 0,5% em massa. Como Cr reduz o espaçamento lamelar, ele é um elemento eficaz para melhoria da resistência, da capacidade de trefilação e de outras propriedades do fio-máquina. Para se tirar uma vantagem plena destes efeitos, o Cr preferencialmente é adicionado a um teor de 0,03% em massa ou maior. A um teor excessivo, contudo, o Cr prolonga o tempo para a conclusão da transformação, desse modo aumentando a probabilidade da ocorrência de martensita, bainita e outras estruturas sub-resfriadas no fiomáquina laminado a quente, e também degrada a capacidade de remoção de carepa mecânica. O limite superior do teor de Cr, portanto, é definido como 0,5% em massa.

[0057] Ni: 0,5% em massa ou menos. O Ni não contribui substancialmente para um melhoramento na resistência de fio-máquina, mas é um elemento que melhora a tenacidade do fio trefilado. A adição de 0,1% em massa ou mais de Ni é preferível para se permitir eficazmente esta ação. A um teor excessivo, contudo, o Ni prolonga o tempo para a conclusão da transformação. O limite superior de teor de Ni é dePetição 870170093493, de 01/12/2017, pág. 15/29

11/19 finido, portanto, como 0,5% em massa.

[0058] Co: 1% em massa ou menos. O Co é um elemento eficaz para inibição da precipitação de cementita pró-eutectóide em um produto laminado. A adição de 0,1% em massa ou mais de Co é preferível para se permitir eficazmente esta ação. Uma adição excessiva de Co é economicamente um desperdício, porque o efeito se satura. O limite superior de teor de Co é definido, portanto, como 0,5% em massa. [0059] V: de 0,03 a 0,5% em massa. O V forma carbonitretos finos em austenita, desse modo evitando um crescimento de grão de grãos de austenita durante um aquecimento, e melhorando a ductilidade, e também contribui para um melhoramento de resistência póslaminação. A adição de 0,03% em massa ou mais de V é preferível para se permitir eficazmente esta ação. Contudo, quando o V é adicionado em excesso, a quantidade de carbonitretos formados se torna grande demais, e o diâmetro de grão dos carbonitretos aumenta. O limite superior de teor de V é definido, portanto, como de 0,5% em massa.

[0060] Cu: 0,2% em massa ou menos. O Cu melhora a resistência à corrosão do fio de aço extrafino. A adição de 0,1% em massa ou mais de Cu é preferível para se permitir eficazmente esta ação. Contudo, quando o Cu é adicionado em excesso, ele reage com S para causar uma segregação de CuS nas fronteiras de grão. Como resultado, falhas ocorrem no lingote de aço, no fio-máquina, etc. no decorrer da fabricação do fio-máquina. Para se eliminar este efeito adverso, o limite superior de teor de Cu é definido como 0,2% em massa.

[0061] Mo: o Mo melhora a resistência à corrosão do fio de aço extrafino. A adição de 0,1% em massa ou mais de Mo é preferível para se permitir eficazmente esta ação. A um teor excessivo, contudo, o Mo prolonga o tempo para a conclusão da transformação. O limite superior de teor de Mo, portanto, é definido como 0,2% em massa.

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12/19 [0062] W: O W melhora a resistência à corrosão do fio de aço extrafino. A adição de 0,1% em massa ou mais de W é preferível para se permitir eficazmente esta ação. A um teor excessivo, contudo, o W prolonga o tempo para a conclusão da transformação. O limite superior de teor de W é definido, portanto, como de 0,2% em massa.

[0063] Nb: o Nb melhora a resistência à corrosão do fio de aço extrafino. A adição de 0,05% em massa ou mais de Nb é preferível para se permitir eficazmente esta ação. A um teor excessivo, contudo, o Nb prolonga o tempo para a conclusão da transformação. O limite superior de teor de Nb é definido, portanto, como de 0,1% em massa.

[0064] Condições de trefilação:

[0065] ao se submeter o fio-máquina de aço de acordo com o primeiro aspecto desta invenção a uma trefilação a frio, pode ser obtido um fio de aço de alta resistência excelente na ductilidade, que é caracterizado por ter uma resistência à tração de 2800 MPa ou mais. A deformação verdadeira do fio trefilado a frio é de 3 ou mais, preferencialmente de 3,5 ou mais.

Exemplos [0066] A presente invenção será explicada, agora, mais concretamente, com referência a exemplos de trabalho. Contudo, a presente invenção não está limitada, de forma alguma, aos exemplos a seguir, e deve ser compreendido que a modificação apropriada pode ser feita, sem se desviar da essência da presente invenção, e que todas essas modificações caem no escopo técnico da presente invenção.

[0067] Os tarugos de aço das composições mostradas na Tabela 1 foram aquecidos e, então, laminados a quente em fios-máquinas de 4 a 6 mm de diâmetro. Os fios-máquinas foram embobinados a uma temperatura predeterminada e patenteados utilizando-se o processo de Stelmor.

[0068] Uma medição de fração em volume não de perlita foi conPetição 870170093493, de 01/12/2017, pág. 17/29

13/19 duzida pelo embutimento da resina em uma seção em L de um fiomáquina laminado, polindo-o com alumina, corroendo a superfície polida com picral saturado, e observando-o com um microscópio de elétrons de varredura (SEM). A região observada por SEM foi dividida em Superfície, zonas de ¹Λ D e ¹Z> D (D significando o diâmetro do fio) e 10 fotografias, cada uma de uma área medindo 50 x 40 pm, foram feitas em localizações randômicas em cada zona a uma magnificação de x3000. A relação de área de porções de perlita degeneradas incluindo cementita granular dispersa, porções de bainita incluindo cementita tipo de placa dispersa com espaçamento de três ou mais vezes do espaçamento lamelar de porção de perlita circundante, e porções de ferrita pró-eutectóide precipitada ao longo de austenita foram submetidas a um processamento de imagem, e o valor obtido pela análise foi definido como a fração em volume não de perlita.

[0069] O tamanho de bloco de perlita foi determinado pelo embutimento da resina em uma seção em L do fio-máquina, polindo-o, usando-se uma análise de EBSP para a identificação de regiões envolvidas pelas fronteiras de uma diferença de orientação de 9 graus como blocos individuais, e calculando-se o tamanho de bloco médio a partir do volume médio dos blocos.

[0070] Cada fio-máquina patenteado foi livrado de carepa por decapagem e, então, usado para a preparação de 10 fios-máquinas de comprimento de 4 m impressos com um revestimento de fosfato de zinco por revestimento de Bonde. Os fios-máquinas assim preparados foram submetidos a uma trefilação de cabeçote único em uma taxa de redução de área de 16 a 20% por passe usando-se trefila, cada um tendo um ângulo de aproximação de 25 graus. A capacidade de trefilação foi determinada pelo cálculo da média dos valores do diâmetro de limite e a deformação verdadeira na fratura de trefilação.

Petição 870170093493, de 01/12/2017, pág. 18/29

Tabela 1

N°	Composições Químicas (% em Massa (exceto por B e	N))
	C	Si	Mn	P	S	B (ppm)	Al	Ti	N(pp m)	Cr	Mo	Ni	Cu	V	Co	W	Nb
1	Invenção	0,70	0,30	0,45	0,019	0,025	24	0,000	0,000	20	-	-	-	-	-	-	-	-
2	Invenção	0,82	0,20	0,51	0,015	0,013	15	0,000	0,000	12	0,20	-	-	-	-	-	-	-
4	Invenção	0,92	0,25	0,46	0,019	0,025	30	0,000	0,000	60	-	-	0,10	-	-	-	-	-
5	Invenção	0,87	1,20	0,5	0,008	0,007	46	0,001	0,000	50	0,20	-	-	-	-	-	-	-
6	Invenção	1,09	0,20	0,5	0,010	0,009	25	0,000	0,001	50	0,20	-	-	0,10	-	-	-	-
7	Invenção	0,92	0,60	0,5	0,025	0,020	30	0,001	0,000	25	-	-	-	-	-	-	0,10	0,10
8	Invenção	0,82	0,20	0,5	0,008	0,008	11	0,000	0,000	25	-	-	-	-	-	-	-	-
9	Invenção	0,82	0,20	0,5	0,008	0,008	11	0,000	0,000	33	-	-	0,10	-	-	-	-	-
10	Invenção	0,82	0,20	0,5	0,008	0,008	20	0,001	0,000	25	-	-	-	-	-	-	-	-
11	Invenção	0,82	0,20	0,5	0,008	0,008	20	0,000	0,000	35	-	-	-	-	-	-	-	-
A	Invenção	0,92	0,20	0,5	0,008	0,008	15	0,000	0,000	25	0,20	-	-	-	0,03	-	-	-
B	Invenção	0,92	0,20	0,5	0,008	0,008	10	0,000	0,000	21	0,20	-	-	-	0,06	-	-	-
C	Invenção	1,02	0,20	0,5	0,008	0,008	15	0,000	0,000	25	0,20	-	-	-	0,03	-	-	-
D	Invenção	1,02	0,20	0,5	0,008	0,008	10	0,000	0,000	21	0,20	-	-	-	0,06	-	-	-
E	Invenção	0,82	0,21	0,48	0,009	0,009	12	0,000	0,000	24	0,03	-	-	-	-	-	-	-
F	Invenção	0,82	0,19	0,51	0,009	0,009	11	0,000	0,000	25	0,06	-	-	-	-	-	-	-
G	Invenção	0,92	0,20	0,5	0,008	0,008	9	0,000	0,000	23	0,05	-	-	-	0,04	-	-	-
H	Invenção	1,01	0,20	0,5	0,008	0,009	10	0,000	0,000	23	0,05	-	-	-	0,03	-	-	-
I	Invenção	1,02	0,20	0,5	0,008	0,008	8	0,000	0,000	21	0,04	-	-	-	-	-	-	-

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Petição 870170093493, de 01/12/2017, pág. 19/29

Tabela 1 (Continuação)

N°	Composições Químicas (% em Massa (exceto por B e	N))
	C	Si	Mn	P	S	B(pp m)	Al	Ti	N(pp m)	Cr	Mo	Ni	Cu	V	Co	W	Nb
12	Comparativo	0,70	0,30	0,6	0,008	0,007	11	0,000	0,000	35	-	0,20	-	-	-	-	-	-
13	Comparativo	0,82	0,20	0,5	0,010	0,009	2	0,000	0,010	50	0,20	-	-	-	-	-	-	-
14	Comparativo	0,90	0,20	0,8	0,010	0,009	60	0,000	0,005	25	-	-	0,10	-	-	-	-	-
15	Comparativo	0,87	1,70	0,4	0,015	0,013	20	0,000	0,010	25	0,20	-	-	-	-	-	-	-
16	Comparativo	1,30	1,00	0,3	0,015	0,013	20	0,030	0,000	25	-	-	-	-	-	0,30	-	-
17	Comparativo	0,92	0,30	1,5	0,015	0,013	20	0,000	0,000	25	-	-	-	-	0,20	-	-	-
18	Comparativo	0,82	1,00	0,5	0,025	0,020	20	0,030	0,000	35	-	-	-	-	0,20	-	-	-
19	Comparativo	0,96	0,20	0,5	0,010	0,009	0	0,000	0,010	25	0,20	-	-	-	0,10	-	-	-
20	Comparativo	0,82	0,20	0,5	0,010	0,009	0	0,000	0,010	25	-	-	-	-	-	-	-	-
21	Comparativo	0,82	0,20	0,5	0,010	0,009	13	0,000	0,010	25	-	-	-	-	-	-	-	-
22	Comparativo	0,82	0,20	0,45	0,019	0,025	24	0,000	0,000	25	-	-	-	-	-	-	-	-

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Petição 870170093493, de 01/12/2017, pág. 20/29

Tabela 2

N°	Diâme- tro (mm)	Temperatura de embobinamento ou aquecimento(°C)	Método de patentea- mento	Taxa de resfriamento (°C/s)	Resistência de produto patenteado (MPa)	Ta- manho de bloco de perlita (mm)	Redução de área (%)	Tmin (°C)	RA min (%)	Relação de área não de perlita (%)	Diâmetro de fratura de trefilação (mm)	Deformação verdadeira de fratura de trefilação	Nota
1	5,5	860	Stelmor	11	1077	30	61	800	41	1,2	1,9	2,1
2	5,5	880	Stelmor	11	1185	32	56	800	43	2,4	2,6	1,5
4	5,5	930	Stelmor	11	1277	43	55	895	37	2,5	2,9	1,3
5	5,0	850	Stelmor	12	1375	22	41	800	47	2,5	2,8	1,2
6	4,0	910	Stelmor	14	1442	37	38	888	35	2,8	2,4	1,0
7	6,0	870	Stelmor	10	1324	29	56	800	44	2,8	2,9	1,5
8	5,5	880	Stelmor	12	1196	28	55	871	45	1,3	2,7	1,4
9	5,5	900	Stelmor	12	1203	35	56	891	41	2,2	2,7	1,4
10	5,5	870	Stelmor	11	1169	24	57	800	46	2,1	2,4	1,7
11	5,5	875	Stelmor	13	1196	31	54	864	43	1,9	2,6	1,5
A	5,5	870	Stelmor	13	1274	32	49	848	43	1,9	2,9	1,3
B	5,5	870	Stelmor	13	1274	27	51	860	46	1,7	2,9	1,3
C	5,5	870	Stelmor	13	1353	30	41	848	43	1,7	2,9	1,3
D	5,5	870	Stelmor	13	1353	28	46	860	44	1,5	2,9	1,3
E	5,5	870	Stelmor	13	1195	31	44	862	43	1,6	2,8	1,3
F	5,5	875	Stelmor	13	1196	32	45	871	43	1,8	2,9	1,3
G	5,5	875	Stelmor	13	1274	29	46	873	45	2,1	2,9	1,3
H	5,5	875	Stelmor	14	1345	32	46	868	42	2,0	2,9	1,3
I	5,5	875	Stelmor	13	1353	35	42	870	40	1,6	3,0	1,2

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Petição 870170093493, de 01/12/2017, pág. 21/29

Tabela 2 (Continuação)

N°	Diâme- tro (mm)	Temperatura de embobinamento ou aquecimento (°C)	Método de patentea- mento	Taxa de resfriamento (°C/s)	Resistência de produto patenteado (MPa)	Tamanho de bloco de perlita (mm)	Redução de área (%)
12	5,5	850	Stelmor	10	1128	30	33
13	5,5	870	Stelmor	10	1169	34	39
14	5,5	860	Stelmor	11	1270	38	56
15	5,5	870	Stelmor	12	1435	36	28
16	5,5	870	Stelmor	11	1657	32	23
17	5,5	860	Stelmor	12	1352	26	39
18	5,5	820	Stelmor	11	1305	22	39
19	5,5	905	Stelmor	11	1306	36	42
20	5,5	905	Stelmor	11	1186	32	41
21	5,5	885	Stelmor	40	1316	16	33
22	5,5	880	Air	2	1020	52	28

Tmin (°C)	RA min (%)	Relação de área não de perlita (%)	Diâmetro de fratura de trefilação (mm)	Deformação verdadeira de fratura de trefilação	Nota
894	43	3,5	3,7	0,8
919	42	4,5	3,4	1,0	pró-eutectóide Θ
800	40	3,9	3,5	0,9	pró-eutectóide a
800	36	12,6	4,0	0,7	pró-eutectóide Θ
800	22	4,7	4,1	0,6	micromartensita
800	45	3,8	3,6	0,8	Sem B
864	49	8,2	3,3	1,0	Sem B
900	40	3,6	4,1	0,4	Resfriamento
900	43	3,4	3,1	1,1	rápido
861	51	2,7	3,9	1,0	Resfriamento
870	31	2,7	3,1	0,6	lento

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18/19 [0071] A Tabela 1 mostra as composições químicas dos produtos avaliados, e a Tabela 2 mostra suas condições de teste, diâmetro de grão de austenita e propriedades mecânicas.

[0072] Nas Tabelas 1 e 2, 1 a 11 e A a I são aços da invenção e 12 a 22 são aços comparativos.

[0073] 12 e 18 são casos nos quais uma redução de área foi baixa, porque uma temperatura de embobinamento baixa fez com que nitreto e carbureto de B se precipitassem antes do patenteamento e, assim, tornam impossível obter um B soluto sólido adequado. 13, 19 e 20 são casos nos quais uma redução de área foi baixa, porque a quantidade de B adicionado foi baixa ou nula. 14 é um caso no qual uma redução de área foi baixa porque um teor de B excessivo causou uma precipitação pesada de carbureto de B e cementita pró-eutectóide nas fronteiras de grão de austenita. 15 é um caso no qual uma precipitação de ferrita pró-eutectóide não pôde ser inibida porque o teor de Si foi excessivo. 16 é um caso no qual uma precipitação de cementita próeutectóide não pôde ser inibida porque o teor de C foi excessivo. 17 é um caso no qual uma formação de micromartensita não pôde ser inibida porque o teor de Mn foi excessivo. 21 é um caso no qual a ductilidade foi ruim porque uma taxa de resfriamento excessivamente alta durante um patenteamento tornou TS alta para o teor de C. A taxa de resfriamento alta refinou o tamanho de bloco. 22 é um caso no qual a ductilidade foi ruim porque uma taxa de resfriamento baixa durante um patenteamento tornou grosseiro o tamanho de bloco.

[0074] A figura 1 é um diagrama que mostra como uma deformação verdadeira média na fratura por trefilação variou como uma função de relação de área não de perlita na invenção e nos aços comparativos. Os aços da invenção foram altos na deformação verdadeira média na fratura e exibiram boa capacidade de trefilação. Contudo, o limite de trefilação também depende da TS. Como a deformação verdaPetição 870170093493, de 01/12/2017, pág. 23/29

19/19 deira média na fratura por trefilação variou como uma função de resistência à tração, portanto, é mostrado na figura 2. Uma comparação da invenção e dos aços comparativos na mesma TS mostra que os aços da invenção foram mais altos na deformação verdadeira média e exibiram uma capacidade de trefilação superior. A figura 3 se refere àqueles dentre os fios-máquinas de aço tendo composições químicas e condições de aquecimento caindo nas faixas da presente invenção que foram exemplos cuja TS estava na faixa de 1000 a 1300 MPa. O diagrama mostra como uma deformação verdadeira média na fratura por trefilação variou como uma função do tamanho de bloco de perlita. Uma capacidade de trefilação superior foi exibida, quando o tamanho de bloco de perlita estava na faixa de não menos do que 20 pm e não maior do que 45 pm.

[0075] Nas figura 1 a 3, ♦ indica um aço da invenção e □ representa um aço comparativo.

[0076] Esta invenção permite a fabricação de um cordão de aço usável como um material de reforço, por exemplo, em pneus radiais, vários tipos de cintas industriais e similares, e também de fio-máquina laminado adequado para uso em aplicações, tal como um fio para costura.

Petição 870170093493, de 01/12/2017, pág. 24/29

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Fio de aço de alto carbono fabricado pela submissão a um patenteamento intermediário e uma trefilação a frio, de fio-máquina de aço que compreende uma estrutura de perlita de uma relação de área de 97% ou mais e um saldo de estruturas não de perlita incluindo bainita, perlita degenerada e ferrita pró-eutectóide e tendo um tamanho de bloco de perlita de não menos do que 20 pm e não maior do que 45 pm, caracterizado pelo fato de que o fio de aço possui uma resistência à tração (TS) de 2800 MPa ou maior e que o fio-máquina é produzido por um processo compreendendo:

- a laminação a quente de um tarugo de aço que compreende, em % em massa:

C: 0,70 a 1,10%,

Si: 0,1 a 1,5%,

Mn: 0,1 a 1,0%

Al: 0,01% ou menos,

Ti: 0,01% ou menos,

N: 10 a 60 ppm em massa,

B: não menos do que (0,77 x N (ppm em massa) - 17,4) ppm em massa ou 5 ppm em massa, o que for maior, e não mais do que 52 ppm em massa, e o saldo de Fe e impurezas inevitáveis;

- o embobinamento do aço laminado a quente na faixa de temperatura entre Tmin mostrada abaixo e 950 °C, e

- a submissão do aço embobinado ao patenteamento usando um método de resfriamento no qual uma taxa de resfriamento entre 800 e 600 °C é de 5 °C/s ou maior,

Tmin sendo 800 °C quando B (ppm em massa) - 0,77 x N (ppm em massa) > 0,0, e

Tmin sendo Tmin = 950 + 1450 / (B (ppm em massa) 0,77 x N (ppm em massa) - 10) °C quando B (ppm em massa) Petição 870170093493, de 01/12/2017, pág. 25/29
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0,77 x N (ppm em massa) < 0,0.

2. Fio de aço de alto carbono, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fio-máquina de aço compreende ainda, em % em massa, um ou mais membros selecionados a partir do grupo que consiste em:

Cr: 0,03 a 0,5%,

Ni: 0,5% ou menos (não incluindo 0%),

Co: 0,5% ou menos (não incluindo 0%),

V: 0,03 a 0,5%,

Cu: 0,2% ou menos (não incluindo 0%),

Mo: 0,2% ou menos (não incluindo 0%),

W: 0,2% ou menos (não incluindo 0%), e Nb: 0,1% ou menos (não incluindo 0%).

Petição 870170093493, de 01/12/2017, pág. 26/29

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