BRPI0702874A2

BRPI0702874A2 - fio-máquina de alta resistência excelente nas caracterìsticas de trefilação e método de fabricação do mesmo

Info

Publication number: BRPI0702874A2
Application number: BRPI0702874-1A
Authority: BR
Inventors: Shingo Yamasaki; Seiki Nishida; Makio Kikuchi
Original assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2006-10-12
Filing date: 2007-04-18
Publication date: 2011-03-15
Also published as: KR100970788B1; JP2007131944A; CN101331243A; US20090277545A1; EP2090671A1; BR122013025148B1; ES2726032T3; KR20080058293A; JP5162875B2; BRPI0702874B1; US8308875B2; WO2008044354A1; CN101331243B; EP2090671A4; EP2090671B1

Abstract

FIO-MáQUINA DE ALTA RESISTêNCIA EXCELENTE NAS CARACTERìSTICAS DE TREFILAçãO E MéTODO DE FABRICAçãO DO MESMO. A presente invenção refere-se um fio-máquina excelente na capacidade de tref ilação e um fio de aço feito a partir do fio-máquina 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 pm e não mais do que 45 pm. A invenção também referese 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 tref ilação a frio e tem uma resistência à tração de 2800 MPa ou maior.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "FIO-MÁQUINA DE ALTA RESISTÊNCIA EXCELENTE NAS CARACTERÍSTI-CAS DE TREFILAÇÃO E MÉTODO DE FABRICAÇÃO DO MESMO".

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a um fio-máquina de aço, a um fiode aço e a um método de fabricação do fio-máquina de aço e do fio 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 industri-ais e similares, a um fio-máquina laminado adequado para uso em aplica-ções tais como um fio para costura, a métodos de fabricação dos preceden-tes, e a um fio de aço fabricado a partir do fio-máquina embobinado mencio-nado anteriormente, como o material de partida.Descrição da Técnica Relacionada

No caso de fio de aço para cordão de aço usado como um mate-rial para reforço de pneus radiais de veículo e vários tipos de cintas e man-gueiras, ou um fio de aço para aplicações de fio para costura, a prática geralé submeter um fio-máquina de aço laminado a quente e de resfriamento con-trolado de 4 a 6 mm dé diâmetro a uma trefilação primária para redução delepara um diâmetro de 3 a 4 mm e, então, submeter o fio-máquina trefilado aum patenteamento intermediário e conduzir uma trefilação secundária pararedução dele para um diâmetro de 1 a 2 mm. Um patenteamento final é rea-lizado, então, seguido por uma eletrodeposição de latão e uma trefilação aúmido final para um diâmetro de 0,15 a 0,40 mm. Vários fios de aço finosextras obtidos por este processo são torcidos em um cabo torcido, dessemodo se fabricando o cordão de aço.

De modo a se diminuírem os custos de fabricação, tornou-seuma prática crescentemente comum nos últimos anos omitir o patenteamen-to intermediário mencionado anteriormente e trefilar diretamente o fio-máquina laminado de resfriamento controlado para o diâmetro de patentea-mento final de 1 a 2 mm. Isto criou uma necessidade de o fio-máquina lami-nado de resfriamento controlado exibir boas características de trefilação dire-ta, isto é, uma "capacidade de trefilação", de modo que a demanda por altaductilidade e alta capacidade de trabalho do fio-máquina se tornou muitoforte.

Uma redução de área, um índice de ductilidade de fio-máquinapatenteado, é uma função do tamanho de grão de austenita e, uma vez queisto torna possível melhorar a redução de área pelo refinamento do tamanhode grão de austenita, foram feitas tentativas de obtenção de um refinamentode tamanho de grão de austenita pelo uso de carburetos e/ou nitretos deelementos tais como Nb, Ti e B como partículas de ancoragem. A PatenteJaponesa N5 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 Pa-tente Japonesa (A) Nq 2001-131697 ensina um refinamento de tamanho degrão de austenita pelo uso de NbC. Contudo, o alto preço destes elementosde adição aumenta o custo. Mais ainda, o Ni forma carbureto e nitreto gros-seiros e o Ti forma um oxido grosseiro, de modo que, quando o fio for trefila-do para um diâmetro fino de, por exemplo, 0,40 mm ou menos, uma rupturapode ocorrer. Um estudo realizado pelos inventores mostrou que uma anco-ragem de BN não é prontamente capaz de refinar o tamanho de grão deaustenita para um grau que afete a redução de área.

Ainda, a Publicação de Patente Japonesa (A) Ne H8-3639 ensinaum melhoramento da capacidade de trefilação de fio-máquina de alto carbo-no pela adoção de uma temperatura de patenteamento mais baixa para ajus-te da estrutura de fio-máquina para bainita. Contudo, uma formação de baini-ta de fio-máquina laminado tem probabilidade de aumentar o custo para umnível alto, porque ela requer a imersão em sal fundido ou similar e também épassível de degradar a capacidade de remoção de carepa mecânica.

Sumário da Invenção

A presente invenção foi concebida à luz das circunstâncias pre-cedentes. Seu objetivo é prover um fio-máquina de alta resistência excelentena capacidade de trefilação que seja ideal para um cordão de aço e fio paracostura e aplicações similares com alta produtividade a uma boa produção eum custo baixo.

Esta invenção atinge o objetivo precedente por um método defabricação constituído para permitir a produção do fio de aço estabelecido noaspecto 1) abaixo e o aço para fio de aço estabelecido nos aspectos 2) e 3)abaixo, e o estabelecimento do método de produção de fio-máquina de açoestabelecido no aspecto 4) abaixo, e o método de fabricação de fio de açode alta resistência estabelecido no aspecto 5) abaixo.

1) Um fio-máquina de aço de alta resistência excelente na capa-cidade de trefilação, que compreende uma estrutura de perlita de uma rela-ção de área de 97% ou mais e um saldo de estruturas não de perlita incluin-do bainita, perlita degenerada e ferrita pró-eutectóide e tendo um tamanhode bloco de perlita de não menos do que 20 pm e não maior do que 45 pm.

2) Um fio-máquina de aço de alta resistência, de acordo com 1),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 χ N (ppm em massa) -17,4) ppm emmassa ou 5 ppm em massa, o que for maior, e não mais do que 52 ppm emmassa, e o saldo de Fe e impurezas inevitáveis.

3) Um fio-máquina de aço de alta resistência, de acordo com 2),que ainda compreende, em % em massa, um ou mais membros seleciona-dos 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%), eNb: 0,1% ou menos (não incluindo 0%).

4) Um método de fabricação do fio-máquina de aço de alta resis-tência de acordo com 2) ou 3), que compreende:

a laminação a quente de um tarugo de aço tendo a composiçãoquímica de 2) ou 3),

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

a submissão do aço embobinado ao patenteamento usando ummétodo de resfriamento no qual uma taxa de resfriamento entre 800 e 6000C é de 5 °C/s ou maior,

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

Tmin sendo Tmin = 950 + 1450 / (B (ppm em massa) - 0,77 χ N(ppm em massa) -10) 0C quando B (ppm em massa) - 0,77 χ N (ppm emmassa) < 0,0.

5) Um fio de aço de alto carbono excelente na ductilidade, o qualé fabricado pela submissão do fio-máquina de aço de qualquer um de 1) a 3)a um patenteamento intermediário e uma trefilação a frio e que tem resistên-cia à tração (TS) de 2800 MPa ou maior.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é um diagrama que mostra como uma deformaçãoverdadeira média na fratura por trefilação variou como uma função de umarelação de área não perlita.

A figura 2 é um diagrama que mostra como uma deformaçãoverdadeira média na fratura por trefilação variou como uma função de resis-tência à tração.

A figura 3 é um diagrama que mostra como uma deformaçãoverdadeira média na fratura por trefilação variou como uma função de tama-nho de bloco de perlita.

Descrição Detalhada da Invenção

Os inventores conduziram estudos referentes a como a compo-sição química e as propriedades mecânicas de um fio-máquina afetam suacapacidade de trefilação. Suas descobertas são especificadas abaixo.

a) Embora a resistência à tração possa ser melhorada pelo au-mento do teor de metais de formação de liga, tais como C, Si, Mn e Cr, umteor mais alto destes metais de formação de liga diminui a capacidade detrefilação, especificamente, aumenta a freqüência de ruptura ao causar umaredução no limite de trabalho durante uma trefilação.

b) A capacidade de trefilação exibe boa correlação com a resis-tência 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 éobtida quando uma redução de área atinge ou excede a um certo valor emcorrespondência com a resistência à tração.

c) B forma um composto com N, e a quantidade de B soluto sóli-do é determinada pelas quantidades totais de B e N e a temperatura de a-quecimento, antes da transformação de perlita. O B soluto sólido se segreganas fronteiras de grão de austenita. Durante um resfriamento a partir datemperatura de austenita no momento do patenteamento, ele inibe a gera-ção de microestruturas de baixa resistência grosseiras, tais como bainita,ferrita e perlita degenerada, que se originam a partir das fronteiras de grãode austenita, e, particularmente, inibe uma geração de bainita. Dentre estasestruturas não de perlita, a bainita é uma que tem o maior efeito adversosobre a capacidade de trefilação. A bainita contabiliza 60% ou mais das es-truturas não de perlita. Quando o B soluto sólido é deficiente, o efeito prece-dente é mínimo, e, quando é excessivo, uma transformação de perlita é pre-cedida pela precipitação de Fe2S(CB)6 que degrada a capacidade de 4.

Esta invenção foi obtida com base nas descobertas precedentes.

As exigências da invenção serão explicadas, agora, em detalhes.

Estrutura e propriedades mecânicas do fio-máquina:

um estudo conectado pelos inventores revelou que a capacidadede trefilação de um fio-máquina patenteado está correlacionada à quantida-de de estruturas não de perlita, tais como ferrita pró-eutectóide, perlita dege-nerada e bainita, e que a restrição da fração em volume destas estruturasnão de perlita para menos de 3% inibe a ocorrência de fissuração antecipa-da e melhora a capacidade de trefilação durante uma trefilação. Os presen-tes inventores ainda descobriram que, para uma redução de estruturas nãode perlita, é eficaz adicionar B, embobinar o aço laminado a quente em umafaixa de temperatura não menor do que Tmin mostrada abaixo, e submeter oaço embobinado a um patenteamento usando um método de resfriamentono qual a taxa de resfriamento entre 800 e 600 0C é de 5 °C/s ou maior,

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

Tmin sendo Tmin = 950 + 1450 / (B (ppm em massa) - 0,77 χ N(ppm em massa) -10) °C quando B (ppm em massa) - 0,77 χ N (ppm emmassa) < 0,0.

Isto permite a fabricação de um fio-máquina de alta resistênciaexcelente na capacidade de trefilação tendo uma fração em volume não deperlita de menos de 3%. Deve ser notado que, embora um tamanho de blocode perlita dependa do tamanho de grão de austenita e da temperatura detransformação de perlita (na taxa de resfriamento no caso de um resfriamen-to contínuo), uma dependência da temperatura de transformação é predomi-nante, no caso de um fio-máquina laminado, porque um crescimento de grãoextremo de tamanho de grão de austenita não ocorre prontamente. A partirdisto, segue-se que uma ocorrência de crescimento de grão de bloco de per-lita significa que a temperatura de transformação é alta (a taxa de resfria-mento é baixa). Quando os grãos de austenita crescem, estruturas não deperlita grosseira ocorrem para degradação da capacidade de trefilação,mesmo se B for adicionado. Mais ainda, mesmo quando a temperatura detransformação é alta demais, um carbureto de B grosseiro se forma nas fron-teiras de grão de austenita, antes da transformação de perlita, desse mododegradando a capacidade de trefilação. Por outro lado, quando a temperatu-ra de transformação é baixa demais (a taxa de resfriamento é alta demais), aTS se torna alta demais, e a capacidade de trefilação é degradada, comoresultado. Os inventores descobriram que um tamanho de bloco de perlita denão menos do que 20 μπι e não mais do que 45 pm inibe a ocorrência dasestruturas não de perlita mencionadas anteriormente e carbureto de B gros-seiro, e também permite uma TS adequada, desse modo evitando uma de-gradação de capacidade de trefilação. Do ponto de vista da capacidade deremoção de carepa, a temperatura de resfriamento preferencialmente é de950 0C ou menos.

Composição química:

C: C é um elemento que eficazmente melhora a resistência dofio-máquina. Contudo, a um teor de menos de 0,70% em massa, o C nãopode ser feito facilmente imprimir de forma confiável uma alta resistência de2800 MPa ou maior ao produto final, enquanto uma estrutura de perlita uni-forme se torna difícil de obter, devido à promoção de precipitação de ferritapró-eutectóide nas fronteiras de grão de austenita. Quando o teor de C éexcessivo, uma cementita pró-eutectóide reticulada surgindo nas fronteirasde grão de austenita causa uma fácil ruptura durante a trefilação do fio e,também, degrada notadamente a tenacidade e a ductilidade do fio-máquinaextrafino após a trefilação final. O teor de C1 portanto, é definido como de0,70 a 1,10% em massa.

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 ele-mento requerido, quando a invenção for aplicada a um fio-máquina de açoque não contenha Al. A ação desoxidante de Si é baixa demais a um teor demenos de 0,1% em massa. Quando o teor de Si é excessivo, ele promoveuma precipitação de ferrita pró-eutectóide, mesmo em um aço hipereutectói-de, e também causa uma redução no limite de trabalho durante uma trefila-ção. Além disso, ele prejudica a remoção de carepa mecânica (MD) no pro-cesso de trefilação. O teor de Si é definido, portanto, como de 0,1 a 1,5%massa.

Mn: Como Si, o Mn também é um elemento útil como um deso-xidante. Ele ainda é eficaz para melhoria da capacidade de endurecimento e,assim, para melhoria da resistência do fio-máquina. O Mn também atua paraevitar uma fragilidade a quente pela fixação do S presente no aço comoMnS. A um teor de menos de 0,1% em assa, os efeitos mencionados anteri-ormente não são prontamente obtidos. Por outro lado, a Mn é um elementoque facilmente se precipita. Quando presente excedendo a 1,0% em massa,ele se segrega, particularmente na região central do fio-máquina, e, uma vezque martensita e/ou bainita se formam na região de segregação, a capaci-dade de trefilação é degradada. O teor de Mn é definido, portanto, como de0,1 a 1,0% ém massa.

Al: 0,01% em massa ou menos. De modo a se garantir que o Alnão gere inclusões não metálicas de alumina indeformáveis duras, que de-gradam a ductilidade e a capacidade de trefilação do fio de aço, seu teor édefinido como de 0,01% em massa ou menos (incluindo 0% em massa).

Ti: 0,01% em massa ou menos. De modo a se garantir que o Tinão gere dura, indeformável oxidação que degrada a ductilidade e a capaci-dade de trefilação do fio de aço, seu teor é definido como 0,01% em massaou menos (incluindo 0% em massa).

N: de 10 a 60 ppm em massa. O N no aço forma um nitreto comB e, assim, funciona para evitar um crescimento de grão de austenita duran-te um aquecimento. Esta ação é eficazmente exibida a um teor de N de 10ppm em massa ou mais. A um teor de N alto demais, contudo, os nitretos seformam excessivamente para diminuírem a quantidade de B soluto sólidopresente na austenita. Além disso, o N soluto sólido é passível de promoverum envelhecimento durante uma trefilação de fio. O limite superior de teor deN, portanto, é definido como de 60 ppm em massa.

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

Os teores de impurezas PeS não são particularmente definidos,mas de um ponto de vista de obtenção de boa ductilidade, o teor de cada umpreferencialmente é de 0,02% em massa ou menos, de modo similar a emfios de aço extrafinos convencionais.

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

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 massaou menos, Mo: 0,2% em massa ou menos, W: 0,2% em massa ou menos, eNb: 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 referên-cia a estes elementos.

Cr: de 0,03 a 0,5% em massa. Como Cr reduz o espaçamentolamelar, ele é um elemento eficaz para melhoria da resistência, da capaci-dade de trefilação e de outras propriedades do fio-máquina. Para se tiraruma vantagem plena destes efeitos, o Cr preferencialmente é adicionado aum teor de 0,03% em massa ou maior. A um teor excessivo, contudo, o Crprolonga o tempo para a conclusão da transformação, desse modo aumen-tando a probabilidade da ocorrência de martensita, bainita e outras estrutu-ras sub-resfriadas no fio-máquina laminado a quente, e também degrada acapacidade de remoção de carepa mecânica. O limite superior do teor de Cr,portanto, é definido como 0,5% em massa.

Ni: 0,5% em massa ou menos. O Ni não contribui substancial-mente para um melhoramento na resistência de fio-máquina, mas é um ele-mento que melhora a tenacidade do fio trefilado. A adição de 0,1% em mas-sa ou mais de Ni é preferível para se permitir eficazmente esta ação. A umteor excessivo, contudo, o Ni prolonga o tempo para a conclusão da trans-formação. O limite superior de teor de Ni é definido, portanto, como 0,5% emmassa.

Co: 1 % em massa ou menos. O Co é um elemento eficaz parainibição da precipitação de cementita pró-eutectóide em um produto lamina-do. A adição de 0,1% em massa ou mais de Co é preferível para se permitireficazmente esta ação. Uma adição excessiva de Co é economicamente umdesperdício, porque o efeito se satura. O limite superior de teor de Co é defi-nido, portanto, como 0,5% em massa.

V: de 0,03 a 0,5% em massa. O V forma carbonitretos finos emaustenita, desse modo evitando um crescimento de grão de grãos de auste-nita durante um aquecimento, e melhorando a ductilidade, e também contri-bui para um melhoramento de resistência pós-laminação. 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 carbonitre-tos formados se torna grande demais, e o diâmetro de grão dos carbonitre-tos aumenta. O limite superior de teor de V é definido, portanto, como de0,5% em massa.

Cu: 0,2% em massa ou menos. O Cu melhora a resistência àcorrosão do fio de aço extrafino. A adição de 0,1% em massa ou mais de Cué preferível para se permitir eficazmente esta ação. Contudo, quando o Cu éadicionado em excesso, ele reage com S para causar uma segregação deCuS nas fronteiras de grão. Como resultado, falhas ocorrem no lingote deaço, no fio-máquina, etc. no decorrer da fabricação do fio-máquina. Para seeliminar este efeito adverso, o limite superior de teor de Cu é definido como0,2% em massa.

Mo: o Mo melhora a resistência à corrosão do fio de aço extrafi-no. A adição de 0,1% em massa ou mais de Mo é preferível para se permitireficazmente esta ação. A um teor excessivo, contudo, o Mo prolonga o tem-po para a conclusão da transformação. O limite superior de teor de Mo, por-tanto, é definido como 0,2% em massa.

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 efi-cazmente esta ação. A um teor excessivo, contudo, o W prolonga o tempopara a conclusão da transformação. O limite superior de teor de W é defini-do, portanto, como de 0,2% em massa.

Nb: o Nb melhora a resistência à corrosão do fio de aço extrafi-no. A adição de 0,05% em massa ou mais de Nb é preferível para se permitireficazmente esta ação. A um teor excessivo, contudo, o Nb prolonga o tem-po para a conclusão da transformação. O limite superior de teor de Nb é de-finido, portanto, como de 0,1% em massa.

Condições de trefilação:

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

Exemplos

A presente invenção será explicada, agora, mais concretamente,com referência a exemplos de trabalho. Contudo, a presente invenção nãoestá limitada, de forma alguma, aos exemplos a seguir, e deve ser compre-endido que a modificação apropriada pode ser feita, sem se desviar da es-sência da presente invenção, e que todas essas modificações caem no es-copo técnico da presente invenção.

Os tarugos de aço das composições mostradas na Tabela 1 fo-ram aquecidos e, então, laminados a quente em fios-máquinas de 4 a 6 mmde diâmetro. Os fios-máquinas foram embobinados a uma temperatura pre-determinada e patenteados utilizando-se o processo de Stelmor.

Uma medição de fração em volume não de perlita foi conduzidapelo embutimento da resina em uma seção em L de um fio-máquina lamina-do, polindo-o com alumina, corroendo a superfície polida com picral satura-do, e observando-o com um microscópio de elétrons de varredura (SEM). Aregião observada por SEM foi dividida em Superfície, zonas de 1A D e Vá D(D significando o diâmetro do fio) e 10 fotografias, cada uma de uma áreamedindo 50 χ 40 μητι, foram feitas em localizações randômicas em cada zo-na a uma magnificação de x3000. A relação de área de porções de perlitadegeneradas incluindo cementita granular dispersa, porções de bainita inclu-indo cementita tipo de placa dispersa com espaçamento de três ou mais ve-zes do espaçamento Iamelar de porção de perlita circundante, e porções deferrita pró-eutectóide precipitada ao longo de austenita foram submetidas aum processamento de imagem, e o valor obtido pela análise foi definido co-mo a fração em volume não de perlita.

O tamanho de bloco de perlita foi determinado pelo embutimentoda resina em uma seção em L do fio-máquina, polindo-o, usando-se umaanálise de EBSP para a identificação de regiões envolvidas pelas fronteirasde uma diferença de orientação de 9 graus como blocos individuais, e calcu-lando-se o tamanho de bloco médio a partir do volume médio dos blocos.

Cada fio-máquina patenteado foi livrado de carepa por decapa-gem e, então, usado para a preparação de 10 fios-máquinas de comprimen-to de 4 m impressos com um revestimento de fosfato de zinco por revesti-mento de Bonde. Os fios-máquinas assim preparados foram submetidos auma trefilação de cabeçote único em uma taxa de redução de área de 16 a20% por passe usando-se trefila, cada um tendo um ângulo de aproximaçãode 25 graus. A capacidade de trefilação foi determinada pelo cálculo da mé-dia dos valores do diâmetro de limite e a deformação verdadeira na fraturade trefilação.<table>table see original document page 14</column></row><table><table>table see original document page 15</column></row><table><table>table see original document page 16</column></row><table><table>table see original document page 17</column></row><table>A Tabela 1 mostra as composições químicas dos produtos avali-ados, e a Tabela 2 mostra suas condições de teste, diâmetro de grão deaustenita e propriedades mecânicas.

Nas Tabelas 1 e 2, 1 a 11 e A a I são aços da invenção e 12 a22 são aços comparativos.

12 e 18 são casos nos quais uma redução de área foi baixa,porque uma temperatura de embobinamento baixa fez com que nitreto ecarbureto de B se precipitassem antes do patenteamento e, assim, tornamimpossível obter um B soluto sólido adequado. 13, 19 e 20 são casos nosquais uma redução de área foi baixa, porque a quantidade de B adicionadofoi baixa ou nula. 14 é um caso no qual uma redução de área foi baixa por-que um teor de B excessivo causou uma precipitação pesada de carburetode B e cementita pró-eutectóide nas fronteiras de grão de austenita. 15 é umcaso no qual uma precipitação de ferrita pró-eutectóide não pôde ser inibidaporque o teor de Si foi excessivo. 16 é um caso no qual uma precipitação decementita pró-eutectóide não pôde ser inibida porque o teor de C foi exces-sivo. 17 é um caso no qual uma formação de micromartensita não pôde serinibida porque o teor de Mn foi excessivo. 21 é um caso no qual a ductilidadefoi ruim porque uma taxa de resfriamento excessivamente alta durante umpatenteamento tornou TS alta para o teor de C. A taxa de resfriamento altarefinou o tamanho de bloco. 22 é um caso no qual a ductilidade foi ruim por-que uma taxa de resfriamento baixa durante um patenteamento tornou gros-seiro o tamanho de bloco.

A figura 1 é um diagrama que mostra como uma deformaçãoverdadeira média na fratura por trefilação variou como uma função de rela-ção de área não de perlita na invenção e nos aços comparativos. Os aços dainvenção foram altos na deformação verdadeira média na fratura e exibiramboa capacidade de trefilação. Contudo, o limite de trefilação também depen-de da TS. Como a deformação verdadeira média na fratura por trefilaçãovariou como uma função de resistência à tração, portanto, é mostrado nafigura 2. Uma comparação da invenção e dos aços comparativos na mesmaTS mostra que os aços da invenção foram mais altos na deformação verda-deira média e exibiram uma capacidade de trefilação superior. A figura 3 serefere àqueles dentre os fios-máquinas de aço tendo composições químicase condições de aquecimento caindo nas faixas da presente invenção queforam exemplos cuja TS estava na faixa de 1000 a 1300 MPa. O diagramamostra como uma deformação verdadeira média na fratura por trefilação va-riou como uma função do tamanho de bloco de perlita. Uma capacidade detrefilação superior foi exibida, quando o tamanho de bloco de perlita estavana faixa de não menos do que 20 pm e não maior do que 45 um.

Nas figura 1 a 3, indica um aço da invenção e □ representa umaço comparativo.

Esta invenção permite a fabricação de um cordão de aço usávelcomo um material de reforço, por exemplo, em pneus radiais, vários tipos decintas industriais e similares, e também de fio-máquina laminado adequadopara uso em aplicações, tal como um fio para costura.

Claims

1. Fio-máquina de aço de alta resistência excelente na capaci-dade de trefilação, que compreende uma estrutura de perlita de uma relaçãode área de 97% ou mais e um saldo de estruturas não de perlita incluindobainita, perlita degenerada e ferrita pró-eutectóide e tendo um tamanho debloco de perlita de não menos do que 20 pm e não maior do que 45 pm.

2. Fio-máquina de aço de alta resistência, de acordo com a rei-vindicação 1, 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 emmassa ou 5 ppm em massa, o que for maior, e não mais do que 52 ppm emmassa, e o saldo de Fe e impurezas inevitáveis.

3. Fio-máquina de aço de alta resistência, de acordo com a rei-vindicação 2, que ainda compreende, em % em massa, um ou mais mem-bros 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%), eNb: 0,1% ou menos (não incluindo 0%).

4. Método de fabricação do fio-máquina de aço de alta resistên-cia como definido na reivindicação 2 ou 3, que compreende:a laminação a quente de um tarugo de aço tendo a composiçãoquímica de 2) ou 3),o embobinamento do aço laminado a quente na faixa de tempe-ratura entre Tmin mostrada abaixo e 950 °C, ea submissão do aço embobinado ao patenteamento usando ummétodo de resfriamento no qual uma taxa de resfriamento entre 800 e 600°C é de 5 °C/s ou maior,Tmin sendo 800 0C quando B (ppm em massa) - 0,77 x N (ppmem massa) > 0,0, eTmin sendo Tmin = 950 + 1450 / (B (ppm em massa) - 0,77 x N(ppm em massa) -10) 0C quando B (ppm em massa) - 0,77 x N (ppm emmassa) <0,0.

5. Fio de aço de alto carbono excelente na ductilidade, o qual éfabricado pela submissão do fio-máquina de aço como definido em qualqueruma das reivindicações 1 a 3 a um patenteamento intermediário e uma trefi-lação a frio e que tem resistência à tração (TS) de 2800 MPa ou maior.