BR122019027139B1

BR122019027139B1 - método para produzir um membro prensado a quente

Info

Publication number: BR122019027139B1
Application number: BR122019027139-9A
Authority: BR
Inventors: Hiroki Nakamaru; Seiji Nakajima; Tatsuya Miyoshi; Hiroyuki Masuoka; Shinji Ootsuka
Original assignee: Jfe Steel Corporation
Priority date: 2009-10-28
Filing date: 2010-10-28
Publication date: 2021-02-17
Also published as: JP4849186B2; US20140216610A1; CN102597322A; AU2010312406C1; RU2012121696A; KR20130004271A; CN102597322B; CA2778763A1; RU2509827C9; KR101185651B1; TW201127515A; US20140216611A1; ZA201203532B; AU2010312406A1; US20150211127A1; EP2495352A4; US10316381B2; MY162826A; AU2010312406B2; RU2509827C2

Abstract

A presente invenção refere-se a um membro prensado a quente que inclui uma chapa de aço, uma região de difusão de Ni presente em uma camada superficial da chapa de aço, e uma camada de compostos intermetálica e uma Camada de ZnO que são providas a fim de que na região de difusão de Ni, a camada de compostos intermetálica correspondendo a uma fase ؟ presente em um diagrama de equilíbrio de fase de uma liga Zn-Ni, onde um potencial de imersão espontâneo indicado em uma solução aquosa de 0,5 M NaCl saturada com ar a 25°C ± 5°C é de -600 a -360 mV baseado em um eletrodo de hidrogênio padrão. O membro prensado a quente pode ser produzido sem se produzir incrustações e pode ser poupado de sofrer a entrada do hidrogênio no aço associada com a corrosão e tem excelente adesão ao revestimento e resistência à corrosão depois do revestimento.

Description

MÉTODO PARA PRODUZIR UM MEMBRO PRENSADO A QUENTE

Dividido do BR112012009965-5, depositado em 28.10.2010 Campo técnico

[001] A presente invenção refere-se a um membro prensado a quente produzido prensando-se uma chapa de aço aquecida, e particularmente a um membro prensado a quente usado para partes do painel do assoalho e estruturas de carroceria de automóveis e um método para produzir o mesmo.

Antecedentes da Técnica

[002] Muitas partes do painel do assoalho e membros da carroceria de automóveis têm sido produzidos prensando-se chapas de aço tendo rigidez predeterminada. Do ponto de vista da conservação global do meio-ambiente, a diminuição do peso das carrocerias de automóveis tem sido desejada com avidez recentemente, e o esforço para diminuir a espessura da chapa de aço usada aumentando-se a resistência da chapa de aço tem prosseguido. Contudo, a usinabilidade da prensagem diminui com a capacidade de resistência das chapas de aço, e desta maneira é muitas vezes difícil processar chapas de aço nas formas de membro desejadas.

[003] Desta maneira, a Literatura de Patentes I propõe uma técnica de processamento referida como "prensagem a quente" que permite tanto um operação fácil e um enrijecimento por resfriamento repentino e o processamento de uma chapa de aço aquecida ao mesmo tempo usando-se um molde incluindo uma matriz e um vazador. Contudo, na prensagem a quente, a chapa de aço é aquecida até uma alta temperatura de aproximadamente 950°C antes da prensagem a quente, e assim são produzidas incrustações (óxidos de Fe) em uma superfície da chapa de aço e são separadas durante a prensagem a quente, nisso causando o problema de danificar o molde ou danificar uma su-perfície de um membro depois da prensagem a quente. Adicionalmente, as incrustações remanescentes em uma superfície do membro causam uma má aparência, uma diminuição na adesão ao revestimento, ou uma diminuição na resistência à corrosão depois do revestimento. Portanto, as incrustações em uma superfície do membro são geralmente removidas por um tratamento tal como desoxidação ou jate-amento de areia, mas isso complica o processo de produção e diminui a produtividade.

[004] A partir desse ponto de vista, tem havido demanda para uma técnica de prensagem a quente capaz de suprimir a formação de incrustações durante o aquecimento antes da prensagem a quente e melhorar a adesão ao revestimento e a resistência à corrosão depois do revestimento de um membro depois da prensagem a quente, e têm sido proposta uma chapa de aço tendo uma película tal como uma camada de revestimento provida em uma superfície sua, e um método de prensagem a quente usando a chapa de aço.

[005] Por exemplo, a Literatura de Patentes 2 descreve uma chapa de aço revestida, revestida com Al ou uma Liga de Al. É descrito que usando a chapa de aço revestida, são evitadas a descarboneta-ção e a oxidação durante o aquecimento antes da prensagem a quente, e pode ser produzido um membro prensado a quente tendo resistência muito alta e excelente resistência à corrosão.

[006] Adicionalmente, A Literatura de Patentes 3 descreve um método de prensagem a quente no qual quando a chapa de aço revestida com Zn ou uma liga baseada em Zn é prensada a quente, um composto de liga tal como um composto baseado em Zn-Fe ou um composto baseado em Zn-Fe-Al, que evita a corrosão e descarbona-ção e tem uma função lubrificante, é produzido em uma superfície da chapa de aço durante o aquecimento antes da prensagem a quente. É também descrito que com um membro prensado a quente produzido pelo método, particularmente um membro prensado a quente incluindo uma chapa de aço revestida com Zn-50 a 55 % em massa Al, pode ser conseguido o excelente efeito de prevenção à corrosão.

[007] Adicionalmente, a Literatura de Patentes 4 descreve um método de prensagem a quente incluindo o aquecimento de uma chapa de aço provida com um revestimento, que contém principalmente Al ou Zn, em uma atmosfera tendo uma concentração de hidrogênio de 6% por volume ou menos e um ponto de condensação de 10°C ou menos a uma temperatura de aquecimento de um ponto de transformação Ac3 ou mais e 1100°C ou menos, e então prensando a quente a chapa de aço, nisso conseguindo excelente resistência à fragilização por hidrogênio. Nesse método de prensagem a quente, as quantidades de hidrogênio e vapor d'água na atmosfera durante o aquecimento são diminuídas para diminuir a quantidade de hidrogênio que entra no aço, tentando desse modo evitar a fragilização por hidrogênio associada com um aumento na resistência para mais de1000 MPa.

Lista de citações Literatura de patentes

[008] PTL 1 Publicação de patente Britânica No. 1490535

[009] PTL 2 Publicação de patente Japonesa No. 3931251

[0010] PTL 3 Publicação de patente Japonesa No. 3663146

[0011] PTL 4 Requerimento não examinado de patente Japonesa

[0012] Publicação No. 2006-51543

Sumário da invenção Problema técnico

[0013] Entretanto, os membros prensados a quente descritos nas Literaturas de Patentes 2 a 4 têm o problema da fragilização por hidrogênio devido à entrada do hidrogênio no aço com corrosão no ambiente de uso mais do que a entrada do hidrogênio no aço durante o aquecimento antes da prensagem a quente.

[0014] Um objeto da presente invenção é prover um membro prensado a quente que pode ser produzido sem a produção de incrustações, que tem excelente adesão ao revestimento e resistência à corrosão depois do revestimento, e que pode ser poupado de sofrer a entrada do hidrogênio no aço associada com a corrosão, e também prover um método para produzir o mesmo.

Solução do problema

[0015] Como resultado de um estudo intensivo sobre o pretendido membro prensado a quente mencionado acima, os inventores da presente invenção obtiveram os seguintes descobertas.

[0016] A entrada do hidrogênio no aço associada com a corrosão é suprimida pela presença de uma região de difusão de Ni em uma camada superficial de uma chapa de aço que constitui um membro.

[0017] Uma excelente resistência à corrosão depois do revestimento pode ser conseguida provendo, na região de difusão de Ni, uma camada de compostos intermetálica correspondendo a uma fase γ presente em um diagrama de equilíbrio de fase de uma Liga Zn-Ni.

[0018] Uma excelente adesão ao revestimento pode ser conseguida provendo-se uma camada de ZnO na camada de compostos intermetálica.

[0019] A presente invenção foi realizada com base nessas descobertas e provê um membro prensado a quente caracterizado no que a região de difusão de Ni está presente em uma camada superficial de uma chapa de aço constituindo o membro, uma camada de compostos intermetálica correspondendo a uma fase γ presente em um diagrama de equilíbrio de fase de uma liga Zn-Ni e uma camada de ZnO são providas em ordem na região de difusão de Ni, e um potencial de imersão espontâneo indicado em uma solução aquosa de 0.5 M NaCl saturada com ar a 25°C ± 5°C é de -600 a -360 mV com base em um eletrodo de hidrogênio padrão.

[0020] No membro prensado a quente da presente invenção, preferivelmente a região de difusão de Ni está presente por uma faixa de 1 μm ou mais na direção da profundidade da chapa de aço, a camada de compostos intermetálica está presente em forma de ilhas, e pelo menos uma camada de compostos selecionada de uma camada de compostos contendo Si, uma camada de compostos contendo Ti, uma camada de compostos contendo Al, e uma camada de compostos contendo Zr é provida diretamente abaixo da camada de ZnO.

[0021] O membro prensado a quente da presente invenção pode ser produzido pelo aquecimento de uma chapa de aço revestida baseada em Ni incluindo uma camada de revestimento de liga de Zn-Ni, que contém 13% em massa ou mais de Ni, em uma superfície sua em uma região de temperatura de um ponto de transformação Ac3 a 1200°C, ou pelo aquecimento de uma chapa de aço revestida baseada em Ni incluindo uma camada de revestimento de liga de Zn-Ni, que contém 10% em massa ou mais e menos que 13% em massa de Ni em um peso de revestimento de mais de 50 g/m2 por lado da chapa de aço, em uma região de temperatura de um ponto de transformação Ac3 a 1200°C a uma taxa de aquecimento média de 12°C/segundo ou mais; e então prensando a quente a chapa de aço. O aquecimento na faixa de temperatura do ponto de transformação Ac3 a 1200°C é executado preferivelmente a uma taxa de aquecimento média de 85°C/segundo ou mais.

[0022] Adicionalmente, como a chapa de aço revestida baseada em Ni, é preferível usar a chapa de aço revestida baseada em Ni incluindo adicionalmente pelo menos uma camada de compostos selecionada de uma camada de compostos contendo Si, uma camada de compostos contendo Ti, uma camada de compostos contendo Al, e uma camada de compostos contendo Zr, que é provida na camada de revestimento de liga de Zn-Ni.

[0023] Como uma chapa de aço de base da chapa de aço revestida baseada em Ni, é preferível usar uma chapa de aço tendo uma composição contendo, por % em massa, C: 0,15 a 0,5%, Si: 0,05 a 2,0%, Mn: 0,5 a 3%, P: 0.1% ou menos, S: 0,05% ou menos, Al: 0,1% ou menos, N: 0,01% ou menos, e o balanço incluindo Fe e impurezas inevitáveis, ou uma chapa de aço contendo adicionalmente, por % em massa, pelo menos um dos selecionados de Cr: 0,01 a 1%, Ti: 0.2% ou menos, e B: 0.0005 a 0.08%, e Sb: 0,003 a 0,03% tanto isoladamente ou combinados.

Efeitos vantajosos da invenção

[0024] De acordo com a presente invenção, é possível produzir um membro prensado a quente sem a formação de incrustações, que tem excelente adesão ao revestimento e resistência à corrosão depois do revestimento e que pode ser poupado de sofrer a entrada do hidrogênio no aço associada com a corrosão. O membro prensado a quente da presente invenção é preferível como um membro do painel do assoalho de um automóvel e membro da carroceria tendo uma resistência de 980 MPa ou mais.

Breve Descrição dos Desenhos

[0025] A figura 1 é um desenho mostrando esquematicamente uma estrutura de uma chapa de aço que constitui um membro prensado a quente em uma direção transversal ao longo da espessura da chapa de aço.

[0026] A figura 2 é um desenho mostrando esquematicamente um método de prensagem usado em um exemplo da invenção.

[0027] A figura 3 é um desenho mostrando esquematicamente uma célula eletroquímica usada em um exemplo da invenção.

Descrição das Modalidades Membro prensado a quente Região de difusão de Ni da chapa de aço constituindo um membro

[0028] Como descrito acima, a presença de uma região de difusão de Ni em uma camada superficial de uma chapa de aço constituindo um membro evita a entrada do hidrogênio no aço associada com a corrosão. Embora a razão para isso não seja necessariamente conhecida, é considerado como se segue: A entrada de hidrogênio em uma chapa de aço devido à corrosão está relacionada à reação oxidação-redução de ferrugem de Fe em um ambiente úmido, e a ferrugem de Fe deve ser uma ferrugem estável que é pouco convertida em ordem a suprimir a entrada de hidrogênio. A região de difusão de Ni é eficaz na estabilização da ferrugem de Fe, e a entrada do hidrogênio no aço associada com a corrosão é suprimida pela presença da região de difusão de Ni.

[0029] Contudo, de modo a suprimir eficazmente a entrada de hidrogênio, a região de difusão de Ni está preferivelmente presente por uma faixa de 1 μm ou mais, mais preferivelmente 2 μm ou mais, o mais preferivelmente 3 μm ou mais, na direção da profundidade da chapa de aço constituindo o membro. Embora o limite superior da profundidade não seja particularmente especificado, o efeito é saturado a uma profundidade de aproximadamente 50μm. A profundidade da região de difusão Ni pode ser determinada pela análise de uma seção na direção da espessura usando-se EPMA (microanálise mediante mi-crossonda eletrônica) ou análise na direção da profundidade usando-se GDS (Espectroscopia de Descarga de Brilha).

[0030] Na presente invenção, o termo "região de difusão de Ni" representa uma região onde o Ni se difunde no aço a partir de uma camada de revestimento baseada em Ni durante o aquecimento antes da prensagem a quente está presente em uma solução de estado sólido. Adicionalmente, desde que um membro prensado a quente da presente invenção é produzido prensando-se a quente uma chapa de aço revestida baseada em Ni tendo uma camada de liga de Liga Zn-Ni, a região de difusão de Ni pode conter Zn como uma impureza, mas as vantagens da presente invenção não são prejudicadas.

Camada de compostos intermetálica correspondendo à fase v presente em um diagrama de equilíbrio de fase de uma liga Zn-Ni na região de difusão de Ni.

[0031] Uma camada de compostos intermetálica provida na região de difusão de Ni tem um potencial de corrosão tendo um efeito anticor-rosivo sacrificial para o aço e é assim eficaz para melhorar a resistência à corrosão depois do revestimento. A camada de compostos inter-metálica correspondendo a uma fase v presente em um diagrama de equilíbrio de fase de uma Liga Zn-Ni representa uma camada composta de um composto intermetálico de qualquer um de Ni2Zn11, NiZn3, e Ni5Zn21. Um tal composto intermetálico pode ser detectado por difra-ção direta de raios X de uma superfície do membro ou difração de feixe de elétrons durante a observação, com TEM (Microscopia eletrônica de transmissão), uma lâmina preparada de uma seção na direção da espessura por processamento FIB (Feixe de íons focalizado).

[0032] A fim de conseguir o efeito acima descrito da camada de compostos intermetálica, é necessário controlar a abundância da camada de compostos intermetálica conforme descrito abaixo.

[0033] A abundância da camada de compostos intermetálica pode ser mensurada por um método eletroquímico, isto é, um potencial de imersão espontâneo em uma solução saturada com ar de 0.5M de NaCl aquoso a 25°C ± 5°C na base de um eletrodo de hidrogênio padrão. Quando o potencial de imersão espontâneo se torna mais nobre que -360 mV com uma pequena quantidade da camada de compostos intermetálica, o efeito anticorrosivo sacrificial para o aço desaparece, e a resistência à corrosão depois do revestimento é degradada. Por outro lado, quando o potencial de imersão espontâneo se torna menos nobre que -600 mV com uma grande quantidade da camada de com-postos intermetálica, a quantidade de hidrogênio gerado aumenta com a corrosão, e a entrada de hidrogênio pode ocorrer mesmo na presença da região de difusão de Ni. Portanto, é necessário prover a região de difusão de Ni em tal abundância que o potencial de imersão espontâneo em uma solução saturada de ar de 0.5 M de NaCl aquoso a 25°C ± 5°C é de -600 a -360 mV baseado no eletrodo de hidrogênio padrão. Essa abundância é preferivelmente realizada permitindo-se que a camada de compostos intermetálica esteja presente em forma de ilhas. Na presente invenção, a camada de compostos intermetálica em forma de ilha é definida por observação SEM (Microscopia de varredura eletrônica) de uma seção como se segue:

[0034] Uma amostra de 10 mm x 10 mm x espessura é cortada do membro, sepultada em um molde de resina, e polida.

[0035] A amostra sepultada e polida em (1) é usada, e uma imagem de composição pela reflexão de elétrons é fotografada com SEM a uma ampliação de 500 vezes e uma voltagem de aceleração de 5 a 25 kV.

[0036] A amostra é fotografada em qualquer um dos 10 campos de visão desejados.

[0037] Em uma fotografia, como é ilustrado esquematicamente na figura 1, quando a camada de compostos intermetálica está presente descontinuamente em uma superfície de uma chapa de aço, uma contagem é "1", enquanto que quando a camada de compostos intermetálica está presente continuamente ou não presente em um campo de visão, uma contagem é "0".

[0038] Quando a contagem total das 10 fotografias é 7 ou mais, a camada de compostos intermetálica é determinada como sendo em forma de ilha.

Camada de ZnO na camada de compostos intermetálica correspondendo à fase v presente em um diagrama de equilíbrio de fase de Liga Zn-Ni

[0039] A camada de ZnO provida na camada mais exterior é excelente não sómente na adesão à camada de compostos intermetálica mas também na adesão a uma película tratada por conversão química formada no pré-tratamento para revestimento, dessa maneira aumentando significativamente a adesão ao revestimento. Com uma espessura de 0.1 μι^ ou mais, a adesão à película tratada por conversão se torna satisfatória, enquanto que com uma espessura de 5 μm ou menos, a adesão ao revestimento não é prejudicada pela deficiência coesiva da camada de ZnO. Portanto, a espessura da camada de ZnO é preferivelmente de 0,1 a 5 μm.

[0040] Como a camada de compostos intermetálica, a Camada de ZnO pode ser observada por difração de raios X ou difração de feixe de elétrons através de observação TEM, e a sua espessura pode ser mensurada.

[0041] A camada de ZnO tem excelente adesão à camada de compostos intermetálica provida abaixo da camada de ZnO, mas a adesão é adicionalmente melhorada provendo-se diretamente abaixo da camada de ZnO pelo menos uma camada de compostos selecionada de uma camada de compostos contendo Si, uma camada de compostos contendo Ti, uma camada de compostos contendo Al, e uma camada de compostos contendo Zr, resultando em uma adesão mais excelente ao revestimento.

2) Método de produção

[0042] O membro prensado a quente da presente invenção pode ser produzido aquecendo-se a chapa de aço revestida baseada em Ni incluindo a camada de revestimento de liga de Zn-Ni contendo 13% em massa ou mais de Ni em uma superfície da chapa de aço em uma faixa de temperatura de um ponto de transformação Ac3 a 1200°C, e então prensando a quente a chapa de aço.

[0043] Como descrito acima, quando a chapa de aço revestida baseada em Ni é aquecida na faixa de temperatura do ponto de transformação Ac3 a 1200°C, o Ni na camada de revestimento se difunde na chapa de aço, formando a região de difusão de Ni. Adicionalmente, a camada de compostos intermetálica descrita acima é formada da camada de revestimento de liga de Zn-Ni provida na superfície e contendo 13% em massa ou mais de Ni, e ao mesmo tempo, o Zn se difunde parcialmente à superfície, formando a camada de ZnO na camada mais exterior.

[0044] Mesmo quando o conteúdo de Ni na camada de revestimento de liga de Zn-Ni é menor que 13% em massa, o conteúdo de Ni é de 10% em massa ou mais, e o peso do revestimento da camada de revestimento de liga de Zn-Ni excede 50 g/m2 por lado da chapa de aço, de modo que o membro prensado a quente da presente invenção pode ser produzido por prensagem a quente depois do aquecimento na faixa de temperatura do ponto de transformação Ac3 a 1200°C e uma taxa de aquecimento média de 12 °C/segundo ou mais.

[0045] Quando o conteúdo de Ni na Camada de revestimento de liga de Zn-Ni é menor que 10% em massa ou a taxa de aquecimento média é menor que 12 °C/segundo, não somente a região de difusão de Ni não é suficientemente formada, mas também a evaporação de Zn se torna excessivamente ativa, nisso falhando em formar a camada de compostos intermetálica descrita acima. Adicionalmente, quando o peso do revestimento da camada de revestimento de liga de Zn-Ni é de 50 g/m2 ou menos por lado da chapa de aço, a região de difusão de Ni não é suficientemente formada. Aqui, a taxa de aquecimento média do aquecimento na faixa de temperatura do ponto de transformação Ac3 a 1200°C é definida como um valor, obtido dividindo-se uma diferença de temperatura da temperatura ambiente à temperatura de chapa mais elevada por um tempo requerido para ir da temperatura ambi-ente à temperatura de chapa mais elevada.

[0046] Uma vez que a superfície da chapa de aço é revestida com a camada de revestimento Zn-Ni indiferentemente ao conteúdo de Ni, as incrustações não são produzidas durante o aquecimento antes da prensagem a quente.

[0047] A taxa de aquecimento média de aquecimento na faixa de temperatura do ponto de transformação Ac3 a 1200°C é preferivelmente de 85 °C/segundo ou mais. Desde que o tempo de retenção da chapa de aço em uma alta temperatura é encurtado aumentando-se a taxa de aquecimento, os grãos de austenita na chapa de aço podem ser tornados finos durante o aquecimento, nisso melhorando a resistência do membro depois da prensagem a quente.

[0048] Adicionalmente, a evaporação de Zn pode ser suprimida significativamente, e assim a resistência à corrosão depois do revestimento pode ser melhorada formando-se a camada de compostos in-termetálica descrita acima. Além disso, a formação excessiva da camada de ZnO pode ser evitada, e assim a adesão ao revestimento pode ser garantida de forma segura. Tal taxa de aquecimento pode ser realizada por aquecimento elétrico ou aquecimento de alta frequência.

[0049] A camada de revestimento baseada em Ni da chapa de aço revestida baseada em Ni pode ser uma liga Zn-Ni revestindo uma única camada ou múltiplas camadas incluindo a camada de revestimento de liga de Zn-Ni provida em uma camada Ni ou uma camada de liga baseada em Ni não contendo Zn. Como a liga baseada em Ni, pode ser usada uma liga contendo Ni e um total de 20% em massa ou menos de pelo menos um elemento selecionado de Fe, Co, Cr, Mn, Cu, e Mo.

[0050] A profundidade da região de difusão de Ni e a espessura da camada de ZnO podem ser ajustadas ajustando as condições de aquecimento (temperatura e tempo), e a abundância da camada de compostos intermetálica pode ser ajustada pelo peso do revestimento do revestimento baseado em Ni. A camada de ZnO pode ser espontaneamente formada por aquecimento usual no ar ou aquecimento em uma atmosfera a uma concentração de oxigênio de 0.1% por volume ou mais.

[0051] A camada de revestimento baseada em Ni descrita acima pode ser formada por um método de galvanização ou similar.

[0052] Quando pelo menos uma camada de compostos selecionada de uma camada de compostos contendo Si, uma camada de compostos contendo Ti, uma camada de compostos contendo Al, e uma camada de compostos contendo Zr é adicionalmente provida na camada de revestimento de liga de Zn-Ni formada na superfície da chapa de aço e é aquecida na faixa de temperatura do ponto de transformação Ac3 a 1200°C, o Zn passa parcialmente através da camada de compostos e se difunde à superfície, formando a camada de ZnO na camada mais exterior. Portanto, pelo menos uma camada de compostos selecionada de uma camada de compostos contendo Si, uma camada de compostos contendo Ti, uma camada de compostos contendo Al, e uma camada de compostos contendo Zr pode ser provida imediatamente abaixo da ZnO. Nesse caso, quando a espessura da camada de compostos provida na camada de liga de liga Zn-Ni é de 0,1 μm ou mais, a adesão ao revestimento pode ser suficientemente melhorada, enquanto que quando a espessura da camada de compostos é de 3,0 μm ou menos, a camada de compostos contendo Si não é fragilizada, e a adesão ao revestimento não é degradada. Portanto, a espessura é preferivelmente de 0,1 a 3,0 μm e mais preferivelmente de 0,4 a 2,0 μm.

[0053] Exemplos que podem ser aplicados como um composto contendo Si incluem resinas de silicone, silicato de lítio, silicato de soda, sílica coloidal, um agente acoplador de silano, e similares. Exem-plos que podem ser aplicados como um composto contendo Ti incluem titanatos tais como titanato de lítio, titanato de cálcio, e similares, um agente acoplador de titânio contendo alcóxidos de titânio ou um composto de titânio de tipo quelado como um componente principal, e similares. Exemplos que podem ser aplicados como um composto contendo Al incluem aluminatos tais como aluminato de sódio, aluminato de cálcio, e similares, um agente acoplador de alumínio contendo alcóxi-do de alumínio ou um composto de alumínio de tipo quelado como um componente principal, e similares. Exemplos que podem ser aplicados como um Composto contendo Zr incluem zirconatos tais como zircona-to de lítio, zirconato de cálcio, e similares, um agente acoplador de zir-cônio contendo alcóxido de zircônio ou um composto de zircônio de tipo quelado como um componente principal, e similares.

[0054] A camada de compostos pode ser formada na camada de revestimento de liga de Zn-Ni depositando-se na camada de revestimento de liga de Zn-Ni pelo menos um composto selecionado do composto contendo Si, do composto contendo Ti, do composto contendo Al, e do composto contendo Zr e então secando a quente o composto depositado sem lavagem com água. Esse composto pode ser depositado qualquer um dentre um método de revestimento, um método de mergulho, e um método de pulverização usando-se um revestidor a rolo (roll coater), um rolo espremedor, ou um revestidor de matriz. Nesse caso, depois do revestimento, mergulho, ou pulverização usando-se um revestidor espremedor (squeeze coater) ou similar, um método air knife ou um método de espremedor a rolo pode ser realizado para ajustar a quantidade de revestimento e conseguir uniformidade na aparência e uniformidade na espessura. Adicionalmente, a secagem a quente é executada preferivelmente de modo que a temperatura mais alta da chapa de aço é de 40°C a 200°C, mais preferivelmente de 50°C a 160°C.

[0055] A camada de compostos também pode ser formada na camada de revestimento de liga de Zn-Ni por tratamento reativo no qual a chapa de aço revestida baseada em Ni incluindo a camada de revestimento de liga de Zn-Ni é mergulhada em uma solução ácida aquosa contendo pelo menos um cátion selecionado de Si, Ti, Al, e Zr e pelo menos um ânion selecionado de íons de fosfato, íons fluorídricos, e íons de fluoreto, e então secando a quente a chapa de aço com ou sem lavagem com água.

[0056] A fim de produzir o membro prensado a quente tendo uma resistência de 980 MPa ou mais, é preferível usar, como uma chapa de aço de base da chapa de aço revestida baseada em Ni, por exemplo, uma chapa de aço tendo uma composição contendo, por % em massa, C: 0,15 a 0,5%, Si: 0,05 a 2,0%, Mn: 0,5 a 3%, P: 0,1% ou menos, S: 0,05% ou menos, Al: 0,1% ou menos, N: 0,01% ou menos, e o balanço incluindo Fe e impurezas inevitáveis, ou uma chapa de aço contendo adicionalmente, por % em massa, pelo menos um selecionado de Cr: 0,01 a 1%, Ti: 0,2% ou menos, e B: 0,0005 a 0,08%, e Sb: 0,003 a 0,03% tanto isoladamente ou combinados.

[0057] A razão para limitar cada um dos elementos componentes é descrita abaixo. Aqui, "%" representando o conteúdo de cada componente é "% em massa" a menos que especificado de outra forma.

[0058] C: 0,15 a 0,5%

[0059] C é um elemento que melhora a resistência do aço, e um conteúdo de C de 0,15% ou mais é requerido para produzir um membro prensado a quente tendo uma TS de 980 MPa ou mais. Por outro lado, com um conteúdo de C excedendo 0,5%, a maleabilidade em branco da chapa de aço usada como um material é diminuída significativamente. Portanto, o conteúdo de C é de 0,15% a 0,5%.

[0060] Si: 0,05 a 2,0%

[0061] Como C, Si é um elemento que melhora a resistência do aço, e um Conteúdo de Si de 0,05% ou mais é requerido para se produzir um membro prensado a quente tendo uma TS de 980 MPa ou mais. Por outro lado, com um Conteúdo de Si excedendo a 2,0%, a ocorrência de defeitos superficiais referida como "incrustações vermelhas" é aumentada significativamente durante a laminação a quente, a carga rolante é aumentada, e a ductilidade da chapa de aço laminada a quente se deteriora. Além disso, com um Conteúdo de Si excedendo a 2.0% em massa, quando uma película de revestimento contendo principalmente Zn ou Al é formada na superfície da chapa de aço por zincagem, o processamento da zincagem pode ser afetado adversamente. Portanto, o Conteúdo de Si é de 0,05 a 2.0%.

[0062] Mn: 0,5 a 3%

[0063] Mn é um elemento eficaz para melhorar a temperabilidade pela supressão da transformação da ferrita e é também um elemento eficaz para diminuir a temperatura de aquecimento antes da prensagem a quente porque o ponto de transformação Ac3 é diminuído. A fim de exibir um tal efeito, um conteúdo de Mn de 0.5% ou mais é requerido. Por outro lado, com um conteúdo de Mn excedendo 3%, a segregação ocorre para diminuir a homogeneidade das características da chapa de aço usada como um material e do membro prensado a quente. Portanto, conteúdo de P de Mn é de 0,5 a 3%.

[0064] P: 0,1% ou menos

[0065] Quando o Conteúdo de P excede a 0,1%, a segregação ocorre para diminuir a homogeneidade das características da chapa de aço usado como um material e do membro prensado a quente e também diminui a resistência. Portanto, o conteúdo de P é de 0.1% ou menos.

[0066] S: 0,05% ou menos

[0067] Quando o conteúdo de S excede a 0,05%, a resistência do membro prensado a quente é diminuída. Portanto, o conteúdo de S é de 0.05% ou menos.

[0068] Al: 0,1% ou menos

[0069] Quando o conteúdo de Al excede a 0,1%, a maleabilidade em branco e a temperabilidade da chapa de aço usado como um material são diminuídas. Portanto, o conteúdo de Al é de 0,1% ou menos.

[0070] N: 0.01% ou menos

[0071] Quando o conteúdo de N excede a 0,01%, nitreto de AIN é formado durante a laminação a quente e aquecimento antes prensagem a quente, e a maleabilidade em branco e temperabilidade da chapa de aço usada como um material são diminuídas. Portanto, o conteúdo de N é de 0,01% ou menos.

[0072] O balanço inclui Fe e impurezas inevitáveis, mas preferivelmente, pelo menos um selecionado de Cr: 0,01 a 1%, Ti: 0,2% ou menos, e B: 0,0005 a 0,08%, e Sb: 0,003 a 0.03% são adicionados tanto isoladamente ou combinados pelas razões descritas abaixo.

[0073] Cr: 0,01 a 1%

[0074] Cr é um elemento eficaz para o enrijecimento do aço e melhora da temperabilidade. A fim de exibir esse efeito, o conteúdo de Cr é preferivelmente de 0.01% ou mais. Por outro lado, quando o conteúdo de Cr excede a 1%, o custo é aumentado significativamente. Portanto, o limite superior é preferivelmente de 1%.

[0075] Ti: 0,2% ou menos

[0076] O Ti é um elemento eficaz para o enrijecimento do aço e para a melhora da resistência formando grãos finos. O Ti também forma um nitreto em prioridade a B descrito abaixo e é um elemento eficaz para exibir o efeito de melhora da temperabilidade pelo B dissolvido a sólido. Contudo, quando o conteúdo de Ti excede a 0,2%, a carga rolante durante a laminação a quente é extremamente aumentada, e a resistência do membro prensado a quente é diminuída. Portanto, o limite superior é preferivelmente de 0,2% ou menos.

[0077] B: 0,0005 a 0,08%

[0078] O B é um elemento eficaz para melhorar a temperabilidade durante a prensagem a quente e a resistência depois da prensagem a quente.

[0079] A fim de exibir o efeito, o conteúdo de B é preferivelmente de 0.0005% ou mais. Por outro lado, quando o conteúdo de B excede 0.08%, a carga rolante durante a laminação a quente é extremamente aumentada, e uma fase de martensita e uma fase de bainita são produzidas depois da laminação a quente, nisso causando rachaduras na chapa de aço. Portanto, o limite superior é preferivelmente de 0,08%.

[0080] Sb: 0,003 a 0,03%

[0081] Sb tem o efeito de suprimir a ocorrência de uma camada descarburizada na camada superficial da chapa de aço durante o tempo do aquecimento da chapa de aço antes da prensagem a quente ao resfriamento da chapa de aço por uma série de tratamentos de prensagem a quente. A fim de exibir o efeito, é requerido um conteúdo de Sb de 0,003% ou mais. Por outro lado, quando o conteúdo de Sb excede 0,03%, a carga rolante é aumentada, nisso diminuindo a produtividade. Portanto, o conteúdo de Sb é de 0,003 a 0,03%.

[0082] Exemplos do método de aquecimento antes da prensagem a quente incluem, mas não se limitam a, aquecimento com uma fornalha elétrica ou uma fornalha a gás, aquecimento por chama, aquecimento elétrico, aquecimento de alta frequência, aquecimento indutivo, e similares.

EXEMPLOS

[0083] Ambas as superfícies de uma chapa de aço laminada a frio tendo um ponto de transformação Ac3 de 818°C, uma espessura de 1,6 mm, e uma composição contendo, por % em massa, C: 0,23%, Si: 0,12%, Mn: 1,5%, P:. 0.01%, S: 0,01%, Al: 0,03%, N: 0,005%, Cr: 0,4%, B: 0,0022%, e o balanço incluindo Fe e impurezas inevitáveis foram galvanizadas em um banho de zincagem contendo 50 g/L (aparas) de sulfato de sódio, 100 g/L de sulfato de níquel hexa-hidratado e 50 g/L de sulfato de zinco hepta-hidratado com pH2 e uma temperatura de 50°C com uma densidade de corrente mudada de 10 a 50 A/dm2 para formar a camada de revestimento de liga de Zn-Nis tendo diferentes Conteúdos de Nis e pesos de revestimentos mostrados nas Tabelas 1 e 2. Então, qualquer um dentre um composto contendo Si, um composto contendo Ti, um composto contendo Al, e composto contendo Zr mostrados nas Tabelas 1 e 2 foi aplicado a cada uma das chapas de aço com algumas exceções e então secas sob uma condição na qual a temperatura final foi de 140°C para formar qualquer uma de uma camada de compostos contendo Si, uma camada de compostos contendo Ti, um camada de compostos contendo Al, e uma camada de compostos contendo Zr tendo uma espessura de 0.5 μι^. Então, um trecho em branco de 200 mm x 220 mm coletado de cada uma das chapas de aço resultantes como um material foi aquecido a uma taxa de aquecimento média de 8 °C/s em uma atmosfera aérea em uma fornalha elétrica por 10 minutos em cada uma das temperaturas de aquecimento mostradas nas Tabelas 1 e 2. Então, cada dos trechos em branco foi tirado da fornalha e imediatamente puxado por um método de prensagem mostrado esquematicamente na figura 2 para formar o membro prensado a quente Nos. 1, 4, 7 a 21, 28 a 30, 34, 37, 40, e 41. Adicionalmente, algumas das chapas de aço foram aquecidas por aquecimento elétrico direto a uma taxa de aquecimento média de 12 °C/s ou 90 °C/s, tiradas da fornalha depois que cada uma das temperaturas de aquecimento mostradas nas Tabelas 1 e 2 foram atingidas, e imediatamente puxadas pelo mesmo método de prensagem conforme descrito acima para formar o membro prensado a quente Nos. 2, 3, 5, 6, 22 a 27, 31 a 33, 35, 36, 38, e 39. No desenho, a largura do vazador foi de 70 mm, e a altura de processamento de 30 mm. Adicionalmente, uma amostra foi coletada de uma porção plana do topo de cada membro, e a profundidade da Região de difusão de Ni, a espessura da camada de ZnO, e o potencial de imersão instantâneo, que foi um indicador para a abundância da camada de compostos intermetálica, foi mensurado pelo método descrito acima. Ao mesmo tempo, o estado da camada de compostos intermetálica foi confirmado por observação SEM da seção descrita acima. Adicionalmente, a resistência à incrustação, a adesão ao revestimento, a resistência à corrosão depois do revestimento, e a resistência à entrada de hidrogênio foram examinadas pelos métodos descritos abaixo.

[0084] Escala de resistência: avaliada por observar visualmente uma superfície de não contato de um vazador depois da prensagem a quente na base dos seguintes critérios:

[0085] Círculo: Sem adesão de nenhuma incrustação

[0086] Cruz: Adesão de incrustações

[0087] Adesão ao revestimento: Uma amostra foi coletada de uma porção plana do topo do membro, e uma superfície não contatante de um vazador foi tratada por conversão química usando-se PB-SX35 fabricado por Nihon Parkerizing Co., Ltd. sob condições padrão, e então foi depositada a tinta de eletrodeposição cinza GT-10HT fabricada por Kansai Paint Co., Ltd. a uma espessura de 20 μm sob as condições de cozimento de 170°C e 20 minutos para formar uma peça de teste revestida. A superfície tratada por conversão e eletrodepositada da peça de teste assim formada foi cortada transversalmente até o material de base de aço em um padrão em forma de grade (quadrados 10 x 10, 1 mm de espaçamento) com uma faca cortadora, e sujeitas a um teste de descamação de fita de corte transversal no qual uma fita adesiva foi aplicada e descamada. A avaliação foi executada na base dos seguintes critérios, e as marcas de círculos e triângulos foram vistas como satisfatórias ao objeto da presente invenção.

[0088] Círculo: Sem descamação

[0089] Triângulos: A descamação ocorreu em 1 a 10 quadrados

[0090] Cruz: A descamação ocorreu em 11 ou mais quadrados

[0091] Resistência à corrosão depois do revestimento: a superfície tratada por conversão e eletrodepositada de uma peça de teste preparada pelo mesmo método como descrito acima para a adesão ao revestimento foi cortada transversalmente com uma faca cortadora, e então sujeita a um teste de corrosão sob condições de ciclo de teste de corrosão de acordo com SAE-J2334. A largura máxima da formação de bolhas de revestimento em um lado depois de 25 ciclos foi mensurada e avaliada na base dos seguintes critérios, e as marcas de círculos e triângulos foram vistas como satisfatórias ao objeto da presente invenção.

[0092] Círculo: 0 nm largura de formação de bolhas < 1,5 mm

[0093] Triângulos: 1,5 nm < largura de formação de bolhas < 3,0 mm Cruz: 3,0 nm < largura de formação de bolhas

[0094] Resistência à entrada de hidrogênio: Uma amostra foi coletada de uma porção plana do topo do membro, e um superfície (uma superfície não constante de um vazador) foi polida até o espelhamento a uma espessura de 1 mm. A seguir, a superfície polida da amostra foi Revestida com Ni e usada como uma superfície de detecção de hidrogênio, e a amostra servindo como um eletrodo funcional e platina servindo como um contraeletrodo foram instalados em uma célula eletro-química mostrada esquematicamente na figura 3 para mensurar a quantidade da entrada do hidrogênio no aço por um método de per-meação de hidrogênio eletroquímico sob a corrosão da superfície não polida a uma temperatura ambiente no ar. Isto é, o lado da superfície de detecção de hidrogênio foi preenchido com 0.1 M de uma solução aquosa de NaOH, e um eletrodo de referência (Ag/AgC1) foi instalado através de uma ponte salina. Adicionalmente, uma solução de 0.5 M NaCI foi gotejada na superfície não polida (superfície de avaliação: uma superfície não contatante de um vazador), seguido por corrosão à temperatura ambiente no ar. O potencial no lado da superfície de detecção de hidrogênio foi estabelecido como 0 V vs Ag/AgC1, e o valor da corrente de permeação de hidrogênio foi continuamente mensurado por 5 dias gotejando-se água pura à porção de corrosão uma vez ao dia. A resistência à entrada de hidrogênio com corrosão foi avaliada a partir do valor máximo de corrente na base dos critérios abaixo. Marcas em círculos duplos e círculos foram vistas como satisfatórias ao objeto da presente invenção. Adicionalmente, o membro no qual ocorreram incrustações significativamente durante a prensagem a quente foi testado depois que as incrustações foram removidas das superfícies por jateamento de areia.

[0095] Círculos duplos: A corrente máxima foi de 1/10 ou menos da chapa de aço laminada a frio.

[0096] Círculo: A corrente máxima foi mais de 1/10 a 1/2 ou menos da chapa de aço laminada a frio.

[0097] Cruz: A corrente máxima foi de mais de 1/2 de ou o mesmo que a chapa de aço laminada a frio.

[0098] Os resultados são mostrados nas Tabelas 3 e 4. Encontrou-se que os membros prensados a quente Nos. 1 a 27 e 30 de acordo com a presente invenção são excelentes não somente na resistência à incrustação, adesão ao revestimento, e resistência à corrosão depois do revestimento mas também na resistência à entrada de hidrogênio.

Claims

Método para produzir um membro prensado a quente, caracterizado pelo fato de que compreende
aquecer uma chapa de aço revestida baseada em Ni, que inclui, em uma superfície da mesma, uma camada de revestimento de liga de Zn-Ni contendo 10% em massa ou mais e menos que 13% em massa de Ni a um peso de revestimento de mais de 50 g/m2 por lado da chapa de aço, em ar ou em uma atmosfera a uma concentração de oxigênio de 0,1% por volume ou mais e em uma região de temperatura de um ponto de transformação Ac3 a 1.200°C a uma taxa de aquecimento média de 12 °C/segundo ou mais; e então
prensar a quente a chapa de aço.
Método para produzir um membro prensado a quente de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aquecimento na faixa de temperatura do ponto de transformação Ac3 a 1.200°C é executada a uma taxa de aquecimento média de 85°C/segundo ou mais.
Método para produzir um membro prensado a quente de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que uma chapa de aço revestida baseada em Ni incluindo ainda pelo menos uma camada de compostos selecionados de uma camada de compostos contendo Si, uma camada de compostos contendo Ti, uma camada de compostos contendo Al, e uma camada de compostos contendo Zr, que é provida na camada de revestimento de liga de Zn-Ni, é usada como a chapa de aço revestida baseada em Ni.
Método para produzir um membro prensado a quente de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a chapa de aço de base da chapa de aço revestida baseada em Ni tem uma composição contendo, por % em massa, C: 0,15 a 0,5%, Si: 0,05 a 2,0%, Mn: 0,5 a 3%, P: 0,1% ou menos, S: 0,05% ou menos, Al: 0,1% ou menos, N: 0,01% ou menos, e o balanço incluindo Fe e impurezas inevitáveis.
Método para produzir um membro prensado a quente de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a chapa de aço de base da chapa de aço revestida baseada em Ni contém ainda, por % em massa, pelo menos uma selecionada de Cr: 0,01 a 1%, Ti: 0,2% ou menos, e B: 0,0005 a 0,08%.
Método para produzir um membro prensado a quente de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que a chapa de aço de base da chapa de aço revestida baseada em Ni contém ainda, por % em massa, Sb: 0,003 a 0,03%.