BRPI0708649A2

BRPI0708649A2 - processo para fabricação de chapa de aço tendo limite de resistência à tração caracterìsticas de ductilidade e tenacidade muito altas, e chapa assim produzida

Info

Publication number: BRPI0708649A2
Application number: BRPI0708649-0A
Authority: BR
Inventors: Sebastien Allan; Audrey Couturier; Thierry Lung; Christine Colin
Original assignee: Arcelormittal France
Priority date: 2006-03-07
Filing date: 2007-02-14
Publication date: 2011-06-07
Also published as: EP1832667A1; ES2339292T3; CA2645059A1; BRPI0708649B1; US20090107588A1; ZA200807519B; MA30261B1; US9856548B2; PL1994192T3; CN101437975A; DE602007004454D1; EP1994192A1; RU2008139605A; KR20080106337A; CN101437975B; CA2645059C; US10370746B2; JP5055300B2; UA92075C2; ATE455875T1

Abstract

PROCESSO PARA FABRICAçãO DE CHAPA DE AçO TENDO LIMITE DE RESISTêNCIA à TRAçãO, CARACTERISTICAS DE DUCTILIDADE E TENACIDADE MUITO ALTAS, E CHAPA ASSIM PRODUZIDA. A presente invenção refere-se a uma chapa de aço laminada a quente tendo um limite de resistência à tração maior que 1200 MPa, uma razão ReIRm de menos de 0,75 e um alongamento na fratura maior que 10%, cuja composição contém, os teores estando em % em peso: 0,10% <243> C <243> 0,25%; 1% <243> Mn <243> 3%; AI <243> 0,015%; Si <243> 1,985; Mo <243> 0,30%; Cr <243> 1,5%; S <243> 0,015%; P <243> 0,1%; Co <243> 1,5%; B <243> 0,005%; sendo entendido que 1% <243> Si + AI <243> 2%; Cr + (3 x Mo) <242> 0,3%, o saldo da composição consistindo em ferro e as inevitáveis impurezas resultantes da fusão, a microestrutura do aço consistindo em pelo menos 75% de bainita, austenita residual em uma quantidade igual a, ou maior que, 5% e martensita em uma quantidade igual a, ou maior que, 2%.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSOPARA FABRICAÇÃO DE CHAPA DE AÇO TENDO LIMITE DE RESIS-TÊNCIA À TRAÇÃO, CARACTERÍSTICAS DE DUCTILlDADE E TENACIDADE MUITO ALTAS, E CHAPA ASSIM PRODUZIDA".

A presente invenção refere-se à fabricação de chapa laminada aquente feita de aço chamado aço "multifase" apresentando simultaneamenteum limite de resistência à tração muito alto e uma capacidade de deforma-ção permitindo que operações de conformação a frio sejam executadas. Ainvenção refere-se mais precisamente a aços de microestrutura predominan-temente bainítica tendo um limite de resistência à tração maior que 1200MPa e uma razão limite de elasticidade/limite de resistência à tração de me-nos de 0,75. O setor automobilístico e a indústria geral em particular consti-tuem campos de aplicação para tais chapas de aço laminadas a quente.

Na indústria automobilística em particular, há a necessidadecontínua para tornar mais leves os veículos e aumentar a segurança. Assim,foram propostas várias famílias de aços oferecendo vários níveis de resis-tência.

Inicialmente, foram propostos aços que têm elementos de micro-Iigas cuja dureza é obtida simultaneamente por precipitação e por refino dotamanho do grão. O desenvolvimento de tais aços foi seguido por aquelesaços de "fase dual" nos quais a presença de martensita dentro de uma ma-triz ferrítica permite que seja obtido um limite de resistência à tração maiorque 450 Mpa juntamente com uma boa capacidade de conformação a frio.

Com o propósito de obter níveis de limite de resistência à traçãoainda maiores, foram desenvolvidos aços apresentando comportamentoTRIP (plasticidade induzida por transformação) com combinações altamentevantajosas de propriedades (limite de resistência à tração/capacidade dedeformação). Essas propriedades são associadas com a estrutura de taisaços, que consiste em uma matriz ferrítica contendo bainita e austenita resi-dual. A austenita residual é estabilizada por uma adição de silício ou alumí-nio, esses elementos retardando a precipitação de carbonetos na austenita ena bainita. A presença de austenita residual dá a uma chapa não deformadauma alta ductilidade. Sob o efeito de uma deformação subseqüente, por e-xemplo, quando estressada uniaxialmente, a austenita residual de uma peçafeita de aço TRIP é progressivamente transformada para martensita, resul-tando em substancial endurecimento e atrasando o aparecimento de estrei-tamento.

Para alcançar um limite de resistência à tração ainda maior, querdizer um nível maior que 800-1000 Mpa1 foram desenvolvidos aços multifasetendo uma estrutura predominantemente bainítica. Na indústria automobilís-tica ou na indústria em geral, tais aços são vantajosamente usados para pe-ças estruturais tais como membros de pára-choques, colunas, várias peçasde reforço e resistentes à abrasão. Entretanto, a capacidade de conforma-ção dessas peças requer, simultaneamente, um alongamento suficiente,maior que 10% e uma razão limite de elasticidade/limite de resistência à tra-ção não muito alta de modo a ter uma reserva de plasticidade suficiente.

A Patente US 6 364 968 descreve a fabricação de uma chapalaminada a quente feita de aço microligado com nióbio ou titânio, tendo umlimite de resistência à tração maior que 780 Mpa, de estrutura bainítica ouestrutura bainítica/martensítica contendo pelo menos 90% de bainita, comum tamanho de grão de menos que 3 mícrons. As configurações exemplaresna patente mostram que o limite de resistência à tração obtido dificilmenteexcede 1200 Mpa, juntamente com uma razão Re/Rm maior que 0,75. Devetambém ser notado que os carbonetos presentes nesse tipo de estruturapredominantemente bainítica resultam em dano mecânico quando estãosendo estressados, por exemplo em testes de expansão de furos.

A Patente US 4 472 208 também descreve a fabricação de umachapa laminada a quente feita de aço microligado com titânio tendo uma es-trutura predominantemente bainítica, contendo pelo menos 10% de ferrita epreferivelmente 20 a 50% de ferrita, e precipitação de carboneto de titânio(TiC). Devido à grande quantidade de ferrita, o limite de resistência à traçãodos graus fabricados conforme aquela invenção é menor que 1000 MPa ,cujo valor pode ser insuficiente para algumas aplicações.

A Patente JP 2004332100 descreve a fabricação de chapa deaço laminada a quente tendo um limite de resistência à tração maior que 800MPa1 de estrutura predominantemente bainítica, contendo menos de 3% deaustenita residual. Entretanto, adições onerosas de nióbio devem ser feitasde modo a obter-se valores altos de limite de resistência à tração.

A Patente JP 2004190063 descreve a fabricação de chapa deaço laminada a quente tendo um alto limite de resistência à tração, o produtoda resistência à tração multiplicado pelo alongamento sendo maior que20000 MPa%, e contendo austenita. Entretanto, tal aço contém adições one-rosas de cobre, relativo ao teor de enxofre.

O objetivo da presente invenção é resolver os problemas acimamencionados. Seu alvo é tornar disponível um aço laminado a quente apre-sentando um limite de resistência à tração maior que 1200 Mpa juntamentecom boa capacidade de conformação a frio, uma razão FVRm de menos de0,75 e um alongamento na fratura maior que 10%. O alvo da invenção étambém fornecer um aço que seja grandemente insensível ao dano quandosendo cortado por um processo mecânico.

O alvo da invenção é também fornecer um aço tendo boa tena-cidade de forma a suportar a propagação súbita de um defeito, especialmen-te quando for estressado dinamicamente. O alvo é alcançar uma energia defratura Charpy V acima de 28 joules a 20°C. O alvo da invenção é tambémfornecer um aço apresentando boa capacidade de soldagem quando solda-do por meio de métodos padrão de junção dentro da faixa de espessuras de1 milímetro a mais de 30 milímetros, especialmente durante a soldagem porpontos com resistência ou soldagem a arco, em particular soldagem MAG(Gás Ativo de Metal). A invenção também almeja fornecer um aço cuja com-posição não inclua elementos de microligas onerosas tais como titânio, nió-bio ou vanádio. Dessa forma, o custo de fabricação é reduzido e os esque-mas de fabricação termomecânica são simplificados. Seu alvo é tambémfornecer um aço apresentando um limite de resistência à fadiga muito alto.

Em adição, o alvo da invenção é fornecer um processo de fabricação no qualpequenas variações nos parâmetros não provoquem modificações substan-ciais na microestrutura ou nas propriedades mecânicas.Para esse propósito, o objetivo da invenção é uma chapa de açolaminada a quente tendo um limite de resistência à tração maior que 1200MPa1 uma razão FVRm menor que 0,75% e uma fenda alongada maior que10%, cuja composição contém, seu teor sendo expresso em % em peso:0,10% < C < 0,25%; 1% < Mn < 3%; Al > 0,015%; Si < 1,985%; Mo < 0,30%;Cr < 1,5%; S < 0,015%; P < 0,1%; Co < 1,5%; B < 0,005%; sendo entendidoque 1% < Si + Al < 2%; Cr + (3xMo) > 0,3%, o saldo da composição consis-tindo em ferro e as inevitáveis impurezas resultantes da fusão, a microestru-tura do aço consistindo em pelo menos 75% de bainita, austenita residualem uma quantidade igual a ou maior que 5% e martensita em uma quantida-de igual a ou maior que 2%.

Preferivelmente, o teor de carbono da chapa de aço é tal que:0,10% < C <0,15%.

Também preferivelmente o teor de carbono é tal que: 0,15% < C<0,17%.

De acordo com uma configuração preferida, o teor de carbono étal que: 0,17% < C < 0,22%.

Preferivelmente o teor de carbono é tal que: 0,22% < C <0,25%.

De acordo com uma configuração preferida, a composição doaço compreende: 1% < Mn < 1,5%.

Também preferivelmente a composição do aço é tal que: 1,5% £Mn < 2,3%.

Preferivelmente a composição do aço compreende: 2,3% < Mn < 3%.

De acordo com uma configuração preferida, a composição doaço compreende: 1,2% < Si < 1,8%.

Preferivelmente a composição do aço compreende 1,2% < Al < 1,8%.

De acordo com uma configuração preferida a composição doaço é tal que: Mo < 0,010%.

Um outro objetivo da invenção é uma chapa de aço cujo teor decarbono da austenita residual é maior que 1% em peso.Um outro objetivo da invenção é uma chapa de aço contendocarbonetos entre as camadas de bainita, o número N de intercamadas decarboneto de tamanho maior que 0,1 micron por unidade de área sendo i-gual a 50.000/mm2 ou menos.

Um outro objetivo da invenção é uma chapa de aço contendomartensita/ilhas de austenita residual, o número Nma por unidade de área demartensita/ilhas de austenita residual tendo um tamanho máximo Lmax maiorque 2 mícrons e tendo um fator de alongamento LmaxZLmin menor que 4 sendomenor que 14.000/mm2.

Um outro objetivo da invenção é um processo para fabricação deuma chapa de aço laminada a quente tendo um limite de resistência à traçãomaior que 1200 MPa, uma razão FVRm de menos que 0,75 e um alonga-mento na fratura de mais de 10%, na qual:

- é fornecido um aço com a composição acima;

- um produto semi-acabado é Iingotado desse aço;

- o produto semi-acabado é aquecido até uma temperatura aci-ma de 1150°C;

- o produto semi-acabado e laminado a quente em uma faixa detemperatura na qual a estrutura do aço é inteiramente austenítica;

- então a chapa assim obtida é resfriada a partir de uma tempe-

ratura TDr acima do ponto Ar3 até uma temperatura de transformação TFr detal forma que a taxa de resfriamento primário Vr entre TDr e TFr está entre50 e 90°C/s e a temperatura TFr está entre B1s e Ms + 50°C, B1s denotando atemperatura definida em relação à temperatura de início da transformaçãoda bainita Bs, e Ms denotando a temperatura de início da transformação damartensita, então

- a chapa é resfriada da temperatura Tfr a uma taxa de resfria-mento secundário V1r entre 0,08°C/min. e 600°C/min. até a temperatura am-biente.

- a temperatura B1s sendo igual a Bs quando a taxa V1 r estiverentre 0,08 e 2°C/min.; e

- a temperatura B1s sendo igual a Bs + 60°C quando a taxa V'Rfor maior que 2°C/min. mas não exceder 600°C/min.

Um outro objetivo da invenção é um processo para fabricação deuma chapa de aço laminada a quente tendo um limite de resistência à traçãomaior que 1200 MPa, uma razão FVRm de menos de 0,75 e um alongamen-to na fratura de mais de 10%, na qual:

- é fornecido um aço com a composição acima;

- um produto semi-acabado é Iingotado desse aço;

- o produto semi-acabado é aquecido até uma temperatura aci-ma de 1150°C e é laminado a quente em uma faixa de temperaturas na quala microestrutura do aço é inteiramente austenítica; então

- a chapa assim obtida é resfriada de uma temperatura TDr aci-ma de Ar3 até uma temperatura intermediária Ti a uma taxa de resfriamentoVr1 de 70°C/s ou maior, a temperatura Ti não excedendo 650°C; então

- a chapa é resfriada da temperatura Ti até uma temperatura TFr,a temperatura TFr estando entre B1s e Ms + 50°C, B1s denotando uma tempe-ratura definida em relação à temperatura de início da transformação de bai-nita Bs, e Ms denotando a temperatura de início da transformação da mar-tensita,

de tal forma que a taxa de resfriamento entre a temperatura TDre a temperatura TFr esteja entre 20 e 90°C/s; então

- a chapa é resfriada da temperatura TFr a uma taxa de resfria-mento secundária V'R entre 0,08°C/min. e 600°C/min. até a temperatura am-biente.

- a temperatura B1s sendo igual a Bs quando a taxa V1r estiverentre 0,08 e 2°C/min.; e

- a temperatura B1s sendo igual a Bs + 60°C quando a taxa V1r formaior que 2°C/min. mas não exceder 600°C/min.

Um outro objetivo da invenção é um processo para fabricação deum a chapa de aço laminada a quente na qual:

- é fornecido um aço com a composição acima;

- um produto semi-acabado é Iingotado desse aço;

- o produto semi-acabado é aquecido até uma temperatura aci-ma de 1150°C;

- o produto semi-acabado é laminado a quente em uma faixa detemperaturas na qual a estrutura do aço é inteiramente austenítica; e

- a temperatura de início do resfriamento primário Tdr estandoacima de Ar3, a temperatura de término do resfriamento primário TFr, a taxade resfriamento principal Vr entre TDr e TFr e a taxa de resfriamento secun-dário V1r são ajustadas de tal forma que a microestrutura do aço consiste empelo menos 75% de bainita, austenita residual em uma quantidade igual oumaior que 5% e martensita em uma quantidade igual ou maior que 2%.

Um outro objetivo da invenção é um processo de fabricação noqual a temperatura de início do resfriamento primário TDr cai acima de Ar3, atemperatura de término do resfriamento primário TFr, a taxa de resfriamentoprimário Vr entre TDr e Tfr e a taxa de resfriamento secundário V1r são ajus-tadas de tal forma que o teor de carbono da austenita residual é maior que1% em peso.

Um outro objetivo da invenção é um processo no qual a tempe-ratura de início do resfriamento primário TDr cai acima de Ar3, a temperaturade término do resfriamento primário TFR, a taxa de resfriamento primário Vrentre TDr e Tfr e a taxa de resfriamento secundário V1r são ajustadas de talforma que o número de carbonetos intercamadas tendo um tamanho maiorque 0,1 mícrons por unidade de área não exceda 50.000/mm2.

Um outro objetivo da invenção é um processo no qual a tempe-ratura de início do resfriamento primário Tdr caindo acima de Ar3, a tempe-ratura de término do resfriamento primário TFR, a taxa de resfriamento primá-rio Vr entre TDr e Tfr e a taxa de resfriamento secundário V'R são ajustadasde tal forma que o número NMa por unidade de área de martensita/ilhas deaustenita residual tendo um tamanho máximo Lmax maior que 2 mícrons e umfator de alongamento LmaxZLmin menor que 4 é menor que 14.000/mm2.

Um outro objetivo da invenção é o uso de uma chapa de açolaminada a quente conforme as características descritas acima, ou fabrica-das por um processo conforme uma das modadlidades acima, para a fabri-cação de peças estruturais ou elementos de reforço no campo automobilísti-co.

Um outro objetivo da invenção é o uso de uma chapa de açolaminada a quente conforme as características descritas acima, ou fabrica-das por um processo conforme uma das modalidades acima, para a fabrica-ção de peças de reforço e estruturais para a indústria em geral e de peçasresistentes à abrasão.

Outras características e vantagens da invenção tornar-se-ão a-parentes durante o curso da descrição abaixo, dada como forma de exemploe em relação as figuras aqui anexas, nas quais:

- a Figura 1 é uma representação esquemática de uma modali-

dade do processo de fabricação conforme a invenção, em relação a um dia-grama de transformação iniciando a partir da austenita; e

- a Figura 2 mostra um exemplo da microestrutura de uma chapade aço conforme a invenção.

Sob condições de resfriamento padrão após a laminação aquente, um aço contendo cerca de 0,2% de C e 1,5% de Mn é transformado,no resfriamento a partir da austenita, em bainita composta de camadas deferrita e carbonetos. Em adição, a microestrutura pode conter uma quantida-de relativamente grande de ferrita proeutectóide formada a uma temperaturarelativamente alta. Entretanto, o limite de elasticidade desse constituinte ébaixo, de forma que não é possível obter um nível de limite de resistência àtração muito alto quando esse constituinte estiver presente. Os aços confor-me a invenção não contêm ferrita proeutectóide. Dessa forma, ao limite deresistência à tração é substancialmente aumentado, para além de 1200MPa. Graças à composição conforme a invenção, a precipitação de carbone-tos intercamadas é também retardada e a microestrutura então consiste embainita, austenita residual e martensita resultando da transformação da aus-tenita. A estrutura também tem uma aparência consistindo em pacotes debainita fina (um pacote denotando um conjunto de camadas paralelas dentrodo mesmo grão de austenita original), cujos limite de resistência à tração eductilidade são maiores que aquelas da ferrita poligonal. O tamanho dascamadas de bainita é da ordem de umas poucas centenas de nanômetros eo tamanho dos pacotes de camadas é da ordem de uns poucos mícrons.

Em relação à composição química do aço, o carbono desempe-nha um papel muito importante na formação da microestrutura e nas propri-edades mecânicas. Começando a partir de uma estrutura austenítica forma-da a uma alta temperatura após a laminação a quente de uma chapa, atransformação de bainita ocorre camadas de ferrita bainítica são inicialmenteformadas dentro de uma matriz ainda predominantemente austenítica. Devi-do à solubilidade muito baixa do carbono na ferrita comparada com aquelana austenita, o carbono é rejeitado entre as camadas. Graças a certos ele-mentos de liga presentes na composição conforme a invenção, em particulargraças as adições combinadas de silício e alumínio, ocorre uma precipitaçãode carbonetos muito limitada, especialmente cementita. Assim, a intercama-da de austenita ainda não transformada é progressivamente enriquecidacom carbono praticamente sem qualquer precipitação significativa de carbo-netos ocorrendo na interface austenita/bainita. Esse enriquecimento é talque a austenita é estabilizada, quer dizer, a transformação em martensita damaioria dessa austenita praticamente não ocorre no resfriamento até a tem-peratura ambiente. Uma pequena quantidade de martensita não aparece naforma de ilhas, contribuindo para o aumento da resistência à tração.

O carbono também retarda a formação de ferrita proeutectóide,cuja presença deve ser evitada para se obter altos níveis de resistência àtração.

De acordo com a invenção, o teor de carbono está entre 0,10 e0,25% em peso. Abaixo de 0,10%, uma resistência à tração suficiente nãopode ser obtida e a estabilidade da austenita residual é insatisfatória.

Acima de 0,25%, a capacidade de soldagem é reduzida devido àformação de microestruturas de baixa tenacidade na zona afetada pelo calorou na zona fundida sob condições de soldagem autógenas.

De acordo com uma primeira configuração, o teor de carbonoestá entre 0,10 e 0,15%. Dentro dessa faixa, a capacidade de soldagem émuito satisfatória e a tenacidade obtida é particularmente alta. A fabricaçãopor Iingotamento contínuo é particularmente fácil devido ao modo favorávelde solidificação.

De acordo com uma segunda configuração preferida, o teor decarbono é maior que 0,15% mas não excede 0,17%. Dentro dessa faixa, acapacidade de soldagem é satisfatória e a tenacidade obtida é alta.

De acordo com uma terceira configuração preferida, o teor decarbono é maior que 0,17% mas não excede 0,22%. Essa faixa de composi-ção combina otimamente as propriedades de resistência à tração por umlado com as propriedades de ductilidade, tenacidade e por outro lado com acapacidade de soldagem.

De acordo com uma quarta configuração preferida, o teor decarbono é maior que 0,22% mas não excede 0,25%. Dessa forma, os níveismais altos de resistência à tração são obtidos ao custo de uma leve reduçãona tenacidade.

Quando adicionado em uma quantidade entre 1 e 3% em peso,o manganês, um elemento que promove a formação da fase γ, estabiliza aaustenita por baixar a temperatura de transformação Ar3. O manganês tam-bém contribui para a desoxidação do aço durante a fusão na fase líquida. Aadição de manganês também contribui para o efetivo endurecimento da so-lução sólida e para se alcançar uma maior resistência à tração. Preferivel-mente, o teor de manganês está entre 1 e 1,5%. Dessa forma, um endure-cimento satisfatório é combinado com nenhum risco de formação de umaestrutura atada nociva. Também preferivelmente, o teor de manganês émaior que 1,5% mas não excede 2,3%. Dessa forma, os efeitos desejadoacima são obtidos sem um correspondente aumento excessivo na capacida-de de endurecimento no resfriamento em conjuntos soldados. Também pre-ferivelmente, o teor de manganês é maior que 2,3% mas não excede 3%.Acima de 3%, o risco de precipitação de carbonetos, ou o risco de formaçãode estruturas ligadas prejudiciais, torna-se muito alto. Sob as condições de-finidas conforme a invenção, em combinação com adições de molibdênioe/ou de cromo, um limite de resistência à tração maior que 1300 MPa podeser obtido.

De acordo com a invenção, silício e alumínio em conjunto de-sempenham um papel importante.

0 silício inibe a precipitação de cementita quando se resfria apartir da austenita, por retardar consideravelmente o crescimento de carbo-netos. Isto deriva do fato de que a solubilidade do silício na cementita é mui-to baixa e que esse elemento aumenta a atividade do carbono na austenita.

Dessa forma, se qualquer núcleo de cementita se formasse na interface ferri-ta/austenita, o silício seria rejeitado na interface. A atividade do carbono éentão aumentada nesta zona austenítica enriquecida com silício. O cresci-mento da cementita é então retardado uma vez que o gradiente de carbonoentre a cementita e a zona austenítica adjacente é reduzida. Uma adição desilício portanto ajuda a estabilizar uma quantidade suficiente de austenitaresidual na forma de películas finas que aumentam localmente a resistênciaao dano e que evitam a formação de carbonetos frágeis.

O alumínio é um elemento muito eficaz para desoxidação do a-ço. Para esse propósito, seu teor é de 0,015% ou maior. Como o silício, eletem uma solubilidade muito baixa na cementita e estabiliza a austenita residual.

Foi demonstrado que os efeitos do alumínio e do silício na esta-bilização da austenita são muito similares. Quando os teores de silício e dealumínio são tais que 1% < Si + Al < 2%, uma estabilização satisfatória daaustenita é alcançada, permitindo que a microestrutura desejada seja forma-da enquanto mantém as propriedades de uso satisfatórias. Devido ao fato deque o teor mínimo de alumínio é de 0,015%, o teor de silício não excede1,985%.

Preferivelmente, o teor de silício está entre 1,2 e 1,8%. Dessaforma, a precipitação de carbonetos é evitada e uma excelente capacidadede soldagem é obtida - nenhuma fratura é observada na soldagem MAG,com uma latitude suficiente em termos de parâmetros de soldagem. Soldasproduzidas por soldagem com resistência por pontos ao também livres dedefeitos. Além disso, uma vez que o silício estabiliza a fase ferrítica, umaquantidade de 1,8% ou menos evita a formação de ferrita proeutectóide in-desejável. Uma adição excessiva de silício provoca também a formação deóxidos altamente aderentes e o possível aparecimento de defeitos de super-fície, resultando em particular em uma falta de capacidade de umidade nasoperações de galvanização por imersão a quente.

Também preferivelmente, esses efeitos são obtidos quando oteor de alumínio está entre 1,2 e 1,8%. A um teor equivalente, os efeitos doalumínio são muito similares àqueles mencionados acima no caso do silício.Entretanto, o risco de aparecerem defeitos de superfície é reduzido.

O molibdênio retarda a transformação da bainita, contribui para oendurecimento da solução sólida e também refina o tamanho das camadasde bainita formadas. De acordo com a invenção, o teor de molibdênio nãoexcede 0,3% de modo a evitar a formação excessiva das estruturas de en-durecimento.

Em uma quantidade de menos de 1,5%, o cromo tem um efeitomuito similar ao molibdênio uma vez que ele também contribui para a pre-venção da formação de ferrita proeutectóide e para o endurecimento e refinoda microestrutura de bainita.

De acordo com a invenção, os teores de cromo e molibdênio sãotais que: Cr + (3 χ Mo) £ 0,3%. Os coeficientes de cromo e de molibdênionesta relação resultam na capacidade respectiva relativamente alta dessesdois elementos para retardar a transformação da ferrita - quando a desi-gualdade acima é satisfeita, a formação de ferrita proeutectóide é evitadasob as condições de resfriamento específicas conforme a invenção.

Entretanto, o molibdênio é um elemento muito oneroso. Os in-ventores demonstraram que é possível produzir um aço particularmente e-conomicamente limitando-se o teor de molibdênio para 0,010% e pela com-pensação para essa redução pela adição de cromo de modo a satisfazer arelação> Cr + (3 χ Mo) > 0,3%.

O enxofre, em uma quantidade maior que 0,015%, tende a pre-cipitar-se excessivamente na forma de sulfetos de manganês, o que reduzgrandemente a capacidade de conformação.

O fósforo é um elemento conhecido por segregar nos limites dosgrãos. Seu teor deve ser limitado a 0,1% de modo a manter uma suficienteductilidade a quente. As limitações de enxofre e de fósforo também permi-tem uma boa capacidade de soldagem para ser obtido em soldagem porpontos.

O aço pode também conter cobalto. Em uma quantidade nãoexcedendo 1,5%, esse elemento endurecedor permite que o teor de carbonona austenita residual seja aumentada. Entretanto, a quantidade deve sertambém limitada por razões de custo.

O aço pode também conter boro em uma quantidade não exce-dendo 0,005%. Tal adição aumenta a capacidade de endurecimento no res-friamento e contribui para a eliminação de ferrita proeutectóide. Ele tambémajuda a aumentar os níveis de resistência à tração.

O saldo da composição consiste nas inevitáveis impurezas resul-tantes da fusão, tais como, por exemplo, nitrogênio.

De acordo com a invenção, a microestrutura do aço consiste empelo menos 75% de bainita, austenita residual em uma quantidade igual a,ou maior que, 5% e martensita em uma quantidade igual a, ou maior que,2%, esses teores se referindo a porcentagens por unidade de área. Essaestrutura predominantemente bainítica, sem ferrita proeutectóide, dá umaresistência muito alta ao dano mecânico subseqüente.

A microestrutura da chapa laminada a quente conforme a inven-ção contém austenita residual em uma quantidade de não menos que 5%,que é preferivelmente rica em carbono e estabilizada à temperatura ambien-te, especialmente por adições de silício e alumínio. A austenita residual estápresente na forma de películas de intercamadas ou ilhas na bainita, variandoem tamanho de umas poucas centenas de mícrons a uns poucos mícrons.

Uma quantidade de austenita residual menor que 5% não tornapossível para as películas de intercamadas aumentar significativamente aresistência ao dano.

Preferivelmente, o teor de carbono da austenita residual é maiorque 1 % de modo a reduzir a formação de carbonetos e para obter uma aus-tenita residual que seja suficientemente estável à temperatura ambiente.

A Figura 2 mostra um exemplo da microestrutura de uma chapade aço conforme a invenção. A austenita residual A, tendo aqui um teor deárea de 7%, aparece em branco, na fora de ilhas ou películas. A martensitaM, aqui com um teor de área de 15%, está na forma de um constituinte muitoescuro em uma matriz bainítica B que aparece em cinza.

Dentro de algumas das ilhas, o teor de carbono local, e, portan-to, a capacidade local de endurecimento no resfriamento, pode variar. A aus-tenita residual é então associada localmente com a martensita dentro dessasilhas, que são referidas pelo termo ilhas "M-A", que combinam martensita eaustenita residual. Dentro do contexto da invenção, foi demonstrado queuma morfologia específica das ilhas M-A é particularmente procurada de-pois. A morfologia das ilhas M-A pode ser revelada por meio de reagentesquímicos adequados conhecidos de per se. Após a causticação química asilhas M-A aparecem, por exemplo, brancas em uma matriz bainítica escura.Essas ilhas são observadas por microscopia ótica a ampliações variando decerca de 500x a 1500x sobre uma área tendo uma população estatistica-mente representativa. O tamanho máximo Lmax e o tamanho mínimo Lmin decada uma das ilhas é determinado, por exemplo, por meio de um softwarede análise de imagem conhecido de per se, tal como, por exemplo, o softwa-re Visilog® da Noesis. A razão do tamanho máximo para o tamanho mínimoLmax/Lmin caracteriza o fator alongamento de uma dada ilha. De acordo com ainvenção, uma ductilidade particularmente alta é obtida reduzindo-se o nú-mero Nma das ilhas M-A tendo um comprimento máximo Lmax maior que 2mícrons e tendo um fator de alongamento menor que 4. Essas grandes ilhasvolumosas provam ser zonas de iniciação preferencial durante o subseqüen-te estresse mecânico. De acordo com a invenção, o número de ilhas Nma porunidade de área deve ser menor que 14.000/mm2.

A estrutura dos aços conforme a invenção também contém,complementando a bainita e a austenita residual, martensita em uma quanti-dade igual a, ou maior que, 2%. Essa característica permite um endureci-mento adicional, alcançando assim um limite de resistência à tração maiorque 1200 MPa.

Preferivelmente, o número de carbonetos localizados nas posi-ções de intercamada, que são geralmente mais brutos, com um tamanhomaior que 0,1 mícron, é limitado. Esses carbonetos podem ser observados,por exemplo, sob um microscópio ótico a uma ampliação de 1000x ou maior.

Foi demonstrado que Ν, o número de intercamadas de carbonetos com umtamanho maior que 0,1 mícrons por unidade de área, deve ser menor que50.000/mm2, caso contrário o dano torna-se excessivo durante o estressesubseqüente, por exemplo, em testes de expansão de furos. Em adição, apresença excessiva de carbonetos pode ser a causa da iniciação prematurada fratura e de uma redução na tenacidade.

O processo para fabricação de uma chapa laminada a quenteconforme a invenção é implementado como segue:

- é fornecido um aço de composição conforme a invenção;

- um produto semi-acabado é Iingotado a partir desse aço. OIingotamento pode ser executado como lingotes, ou continuamente na formade placas com uma espessura de cerca de 200 mm. O produto semi-acabado pode também ser Iingotado na forma de placas finas com umaspoucas dezena de milímetros de espessura, ou tiras finas ao serem Iingota-dos entre cilindros de aço em contra-rotação;

- os produtos semi-acabados Iingotados são inicialmente aque-cidos até uma temperatura acima de 1150°C de modo a alcançar, em todosos pontos, uma temperatura favorável a altas deformações que o aço sofrerádurante a laminação. Naturalmente, no caso de Iingotamento direto de pla-cas finas ou tiras finas entre cilindros em contra-rotação, a etapa de laminara quente esses produtos semi-acabados começando acima de 1150°C podeser executada diretamente após o lingotamento, de forma que a etapa dereaquecimento intermediário é desnecessária nesse caso;

- o produto semi-acabado é laminado a quente em uma faixa detemperaturas na qual a estrutura do aço é completamente austenítica atéuma temperatura final de laminação TFl, com referência à Figura 1 anexa.

Essa figura mostra um diagrama de fabricação termomecânica 1 conforme ainvenção e um diagrama de transformação indicando a região de transfor-mação da ferrita 2, a região de transformação da bainita 3 e a região detransformação da martensita 4; e

- uma etapa de resfriamento controlado é então executada, co-meçando a uma temperatura TDr, caindo acima da Ar3 (temperatura de iní-cio da transformação austenita-para-ferrita), e acabamento a uma tempera-tura TFr (temperatura de fim-de-resfriamento). A taca média de resfriamentoentre Tdr e TFr é igual a VR. Esse resfriamento e a taxa associada Vr sãochamados de resfriamento primário e taxa de resfriamento primário. De a-cordo com a invenção, a taxa Vr está entre 50 e 90°C/s. Quando a taxa deresfriamento for menor que 50°C/s, a ferrita proeutectóide se forma, istosendo prejudicial à obtenção de propriedades de alta resistência. De acordocom a invenção, a transformação austenita-para-ferrita é assim evitada.Quando a taxa Vr for maior que 90°C/s, há o risco da formação de martensi-ta e fazendo aparecer a estrutura heterogênea. A taxa de resfriamento con-forme a invenção é vantajosa do ponto de vista industrial uma vez que édesnecessário que a chapa seja resfriada muito rapidamente após a Iamina-ção a quente, por exemplo, a uma taxa de cerca de 200°C/s. Isto evita a ne-cessidade de instalações específicas onerosas. A faixa de taxas de resfria-mento conforme a invenção pode ser obtida pulverizando-se água ou umamistura ar-água, dependendo da espessura da chapa.

O processo pode também ser implementado de acordo com avariante a seguir. Começando da temperatura Tdr, um aço é resfriado rapi-damente até uma temperatura Ti de 650°C ou menos. A taxa VR1 desse res-friamento rápido é maior que 70°C/s. O aço é então resfriado até uma tem-peratura TFr de tal forma que a taxa média de resfriamento entre Tdr e TFresteja entre 20 e 90°C/s. Essa variante tem a vantagem de requerer um res-friamento mais lento na média entre TDr e Tfr que na variante anterior, des-de que um resfriamento mais rápido na taxa VR1 a partir de Tdr seja execu-tado para garantir a ausência de ferrita proeutectóide.

Após esta primeira fase de resfriamento rápido realizada con-forme uma das duas variantes acima, uma fase de resfriamento mais lento érealizada, chamada resfriamento secundário, que começa a uma temperatu-ra Tfr entre B1s e Ms + 50°C e que termina à temperatura ambiente. A taxade resfriamento secundário é denotada por V'r. A temperatura de início datransformação de martensita é denotada por Ms- A temperatura B1s é defini-da em relação à temperatura Bs, a temperatura de início da transformaçãode bainita, da seguinte forma:

- quando um resfriamento secundário muito lento é realizado a

uma taxa V1r entre 0,08 °C/min. e 2°C/min., B's = Bs, a temperatura de inícioda transformação da bainita. Esta temperatura Bs pode ser determinada ex-perimentalmente ou avaliada a partir da composição por meio de formulasconhecidas de per se. A Figura 1 ilustra esse primeiro método de fabricação;

- quando, começando em TFr, a chapa laminada a quente é res-

friada a uma taxa de V'R maior que 2°C/min., mas não excedendo600°C/min., B1s = Bs + 60°C.-

O primeiro caso corresponde à fabricação das chapas mais fi-nas, até cerca de 15 mm, que são bobinadas a quente e então resfriãdaslentamente após a operação de bobinamento. O segundo caso correspondeà fabricação de chapas mais grossas que não são bobinadas a quente. De-pendendo da espessura da chapa, taxas de resfriamento maiores que2°C/min. mas não excedendo 600°C/min. corresponde a um resfriamentolevemente acelerado ou ao resfriamento a ar.

Quando a temperatura de fim-de-resfriamento estiver acima deB's, o enriquecimento do carbono da austenita é insuficiente. Após o resfria-mento completo, são formados carbonetos ou ilhas de martensita. Dessaforma, é possível obter-se um aço tendo uma estrutura de fase dual, mas acombinação de cujas propriedades (resistência/ductilidade) é inferior àquelada invenção. Essas estruturas têm também uma maior sensibilidade ao danoque aquela da invenção.

Quando a temperatura de fim-de-resfriamento estiver abaixo deMs + 50°C, o enriquecimento do carbono da austenita é excessivo. Sob cer-tas condições industriais, há um risco de formação de uma estrutura ligadapronunciada e de excessiva transformação da martensita.

Assim, sob as condições conforme a invenção, o processo temuma baixa sensibilidade à variação dos parâmetros de fabricação.O resfriamento secundário associado com uma temperatura Tfrentre B1s e Ms + 50°C permite que a transformação de austenita-para-bainitaseja controlada, enriquece localmente essa austenita de modo a estabilizá-la, e permite que uma razão adequada (bainita/austenita residual/martensita)seja obtida.

Dentro do contexto da invenção, é também possível ajustar-se ataxa de resfriamento primário Vr entre TDr e TFr, a temperatura de fim-de-resfriamento TFr e a taxa de resfriamento secundário V'R de tal forma que amicroestrutura do aço consiste em pelo menos 75% de bainita, austenitaresidual em uma quantidade igual a 5% ou maior e martensita em uma quan-tidade igual a 2% ou maior.

Os parâmetros Tdr, TFr, Vr e V1r, ajustados de forma a obter-sepelo menos 75% de bainita, pelo menos 5% de austenita e pelo menos 2%de martensita, serão escolhidos da seguinte maneira:

- TDr será escolhido para estar acima de Ar3 de modo a evitar aformação de ferrita proeutectóíde, enquanto ainda evita a o crescimento ex-cessivo do grão austenítico, e refinar a microestrutura final;

- a taxa de resfriamento Vr será escolhida de forma a ser tãorápida quanto possível, de modo a evitar uma transformação de perlita (queresultaria em um teor insuficiente de austenita residual) e transformação deferrita, enquanto ainda permanecendo dentro do controle de capacidades deuma linha industrial de modo a obter homogeneidade microestrutural nasdireções longitudinal e transversal da chapa laminada a quente. Entretanto,a taxa de resfriamento Vr deve ser limitada de forma a evitar a formação deuma microestrutura que seja heterogênea por toda a espessura da chapa;

- a taxa de resfriamento V'R é essencialmente dependente dascapacidades de fabricação de locais industriais e da espessura da chapa;

- independentemente de V'R, a Tfr será escolhida para ser sufi-cientemente baixa para evitar uma transformação de perlita, o que resultariaem uma transformação incompleta de bainita e em um teor de austenita re-sidual de menos de 5%;

- em adição, se a taxa de resfriamento V1r for rápida, a tempera-tura TFr será escolhida para ser suficientemente alta para permitir tempopara que a transformação de bainita ocorra acima da região de martensita. Aformação de mais de 20% de martensita por uma transição muito rápida naregião de martensita é, portanto, evitada. Essa última transformação ocorreàs custas da transformação de bainita e da estabilização da austenita resi-dual; e

- se a taxa de resfriamento V'R for lenta, uma variação na tempe-ratura TFr dentro da faixa entre B1s e Ms + 50°C teria pouca influência namicroestrutura final.

Esses parâmetros podem também ser ajustados de forma a seobter uma morfologia e natureza das ilhas M-A particulares, em particularescolhidas de forma que o número Nma de martensita/ilhas de austenita resi-dual tendo um tamanho maior que 2 mícrons e tendo um fator de alonga-mento menor que 4 é menor que 14.000/mm2. Esses parâmetros podemtambém ser ajustados de forma que o teor de carbono da austenita residualseja maior que 1% em peso. Em particular, uma taxa de resfriamento Vrmuito alta não será escolhida de modo a evitar a formação excessiva de i-lhas de M-A brutas. Os parâmetros VR, TFr e V'R podem também ser ajusta-dos de forma que o número N dos carbonetos bainíticos de tamanho maiorque 0,1 mícron por unidade de área não exceda 50.000/mm2.

Exemplo

Aços com as composições dadas na tabela abaixo, expressasem porcentagem em peso, foram fundidos. Fora os aços 1-1 a I-9 que foramusados para fabricação de chapas conforme a invenção, a tabela indica, pa-ra comparação, as composições dos aços R-1 a R-9 que foram usados parafabricar as chapas de referência.Tabela 1: Composições de acos (% em peso): I = conforme a invenção; Rreferência

<table>table see original document page 21</column></row><table>Legenda: Steel = aço

(*): sem conformidade com a invenção

Produtos semi-acabados correspondendo às composições aci-ma foram aquecidos até 1200°C e laminados a quente até uma espessurade 3 mm ou 12 mm em uma faixa de temperatura na qual a estrutura foi in-teiramente austenítica. As temperaturas de início do resfriamento Tdr entre820 e 945°C, estavam também dentro da região austenítica. As taxas deresfriamento Vr entre TDr e TFr, as temperaturas de fim-de-resfriamento Tfre as taxas de resfriamento secundário V1r estão indicadas na Tabela 2. Inici-ando por qualquer composição, certos aços (1-1, I-2, I-5, R-7) foram subme-tidos a várias condições de fabricação. As referências 1-1 a 1-1 b e 1-1 c deno-tam, por exemplo, três chapas de aço produzidas sob diferentes condições apartir do aço de composição 1-1. As chapas de aço 1-1 a a 1-1 c, I-4, l-5a, l-5be R-6 têm uma espessura de 12 mm, as outras chapas tendo uma espessu-ra de 3 mm.

A Tabela 2 também indica as temperaturas de transformação B1se Ms + 50°C calculadas a partir das composições químicas por meio das ex-pressões a seguir, as composições sendo expressas em porcentagens em peso:

Bs(0C) = 830-270(C) - 90(Mn) - 37(Ni) - 70(Cr) - 83(Mo)

Ms(0C) = 561-474(C) - 33(Mn) - 17(Ni) - 17(Cr) - 21 (Mo)

Também são indicados os vários constituintes microestruturaismedidos por microscopia quantitativa: a fração por unidade de área de baini-ta, de austenita residual por difração de raios χ ou por medição por satura-ção magnética, e de martensita. As ilhas M-A foram demonstradas com oreagente Klemm. Sua morfologia foi examinada por meio de um software deanálise de imagem de modo a determinar os parâmetros Nma- Em certos ca-sos, a possível presença de carbonetos com um tamanho maior que 0,1 mí-crons dentro da fase bainita foi examinada por meio de causticação com Ni-tal e observação sob um microscópio ótico a uma alta ampliação. Foi deter-minado o número N (por mm ) de intercamadas de carbonetos maior em ta-manho que 0,1 mícrons.Tabela 2: Condições de fabricação e microestrutura das chapas laminadas aquente obtidas -1 = conforme a invenção; R = referência

<table>table see original document page 23</column></row><table><table>table see original document page 24</column></row><table>Legenda: Steel sheet thickness = espessura da chapa de aço / Bainite = bai-nita / Residual austenite = austenita residual / Martensite = martensita / No.Of carbides = n- de carbonetos

(*) sem conformidade com a invenção.

n.d. = não determinado

As propriedades de tensão obtidas (limite de elasticidade Re,limite de resistência à tração Rm, alongamento uniforme Au e alongamentona fratura Ab estão dados na Tabela 3. A razão Re/Rm é também indicada.Em certos casos, a energia de fratura Kcv a 20°C foi determinada nos espé-cimes de teste de tenacidade em V.

Em adição, foi avaliado o dano devido ao corte (por exemplo,cisalhamento ou perfuração), que poderia possivelmente reduzir a subse-qüente capacidade de deformação de uma peça cortada. Com esse propósi-to, espécimes medindo 20 χ 80 mm2 foram cortados por cisalhamento. Al-guns desses espécimes foram então polidos em suas bordas. Os espécimesforam então revestidos com malhas fotodepositadas e então submetidos aum teste de tensão uniaxial até a fratura. A tensão principal ει paralela à di-reção do estresse foi medida tão próximo quanto possível da iniciação dafratura a partir das malhas deformadas. Essa medição foi executada em es-pécimes tendo bordas cortadas mecanicamente e em espécimes tendo bor-das polidas. A sensibilidade ao corte foi avaliada pelo fator de dano Δ, ondeΔ = [ει (bordas cortadas)-e2 (bordas polidas)/e2 (bordas polidas).

A capacidade de soldagem para solda a arco (processo MAG) epara soldagem de resistência por pontos dessas chapas de aço fora, tam-bém determinadas;.Tabela 3: Propriedades mecânicas das chapas laminadas a quente obtidas.= conforme a invenção R = referência

<table>table see original document page 26</column></row><table>

Legenda: Steel = aço

(*) sem conformidade com a invenção, n.d.: não determinado

As chapas de aço 1-1 a I-9 conforme a invenção tiveram umacombinação particularmente vantajosa de propriedades mecânicas, isto é,de um lado uma resistência à tração maior que 1200 MPa e, por outro lado,um alongamento na fratura maior que 10% e uma razão FVRm menor que0,75 garantindo uma boa capacidade de conformação. Os aços conforme ainvenção também tiveram uma energia de fratura do teste Charpy em formade V à temperatura ambiente maior que 28 joules. Esta alta tenacidade per-mite a fabricação de pelas resistentes à propagação súbita de um defeito,especialmente quando estressado dinamicamente. As microestruturas dosaços conforme a invenção tiveram um número de ilhas Nma de menos de14.000/mm2.

Em particular, chapas de aço l-2a e l-5a tiveram uma baixa pro-porção de ilhas M-A grandes e volumosas por unidade de área, isto é,10.500 e 13.600 por mm2 respectivamente.

Os aços conforme a invenção também tiveram uma boa resis-tência ao dano no caso de corte, uma vez que o fator de dano Δ foi limitadoa-12 ou-13%.

Esses aços também apresentaram boa capacidade de soidagemnas soldagens homogêneas MAG. Para parâmetros de soidagem adequa-dos para as espessuras indicadas acima, as juntas soldadas por superposi-ção estavam livres de fraturas a quente ou a frio. Um resultado similar foiobservado em soidagem homogênea por resistência por pontos.

No caso do aço I-9, o resfriamento entre TDr (88°C) e TFr(485°C) (conforme Tabela 2) foi também executado conforme a seguinte va-riante: após uma primeira fase de resfriamento a uma taxa VR1 = 80°C/s atéa temperatura Ti de 590°C, a chapa foi resfriada de tal forma que a taxa mé-dia de resfriamento entre 880°C e 485°C foi de 37°C/s. As propriedades me-cânicas observadas foram então muito similares àquelas dadas na Tabela 3,

Exemplo I-9.

O aço R1 teve um teor insuficiente de cromo e/ou molibdênio. Ascondições de resfriamento relativas aos aços R-1 a R-3 (VR muito alto e TFrmuito baixo) não foram adequadas para a formação de uma estrutura bainí-tica fina. A ausência de martensita não permite um endurecimento suficiente,a resistência à tração ficou notavelmente abaixo de 1200 MPa e a razãoRe/Rm foi excessiva.

No caso das chapas de aço R-4 e R-5, a taxa de resfriamentoexcessivamente rápida após a laminação tornou impossível obter-se umaquantidade suficientemente alta de bainita. As ilhas M-A formadas eram rela-tivamente brutas. No caso da chapa de aço R-4, o número de compostosRma foi de 14.700/mm2. A fração bainítica e a resistência à tração dessesaços foram insuficientes. A chapa de aço R-4, contendo um grande númerode carbonetos (N > 50.000/mm2) teve uma sensibilidade ao dano muito altaconforme testemunhado pelo valor do fator de dano: Δ = -48%.

O aço R-6 teve um teor de carbono excessivo, resultando em umteor muito alto de martensita devido à sua alta capacidade de endurecimentono resfriamento. Seu teor de bainita e seu teor de austenita foram insuficien-tes. A chapa de aço R-6 conseqüentemente teve resistência insuficiente àpropagação súbita de um defeito uma vez que a energia de fratura do testeCharpy em forma de V a 20°C foi muito menor que 28 joules.

As chapas de aço R-7a e R-7b também tiveram um teor de car-bono excessivo. A temperatura de transição ao nível de 28 joules, estimadaa partir destes espécimes de teste, estava acima da temperatura ambiente,indicando uma tenacidade medíocre. A capacidade de soldagem foi reduzi-da. Deve ser notado que a resistência à tração dessas chapas de aço, ape-sar de seu maior teor de carbono, não foi maior que aquela dos aços con-forme a invenção.

A chapa de aço R-8, tendo um teor de carbono excessivo, foiresfriada muito lentamente. Como resultado, a austenita residual foi grande-mente enriquecida com carbono e a formação de martensita não pode ocor-rer. A resistência à tração obtida foi, portanto, insuficiente.

A chapa de aço R-9 foi resfriada a uma taxa excessivamente altaaté uma temperatura de fim-de-resfriamento muito baixa. Conseqüentemen-te, a estrutura foi praticamente totalmente martensítica e o alongamento nafratura foi insuficiente.

Assim, a invenção permite a fabricação de chapas de aço tendouma matriz bainítica sem a adição de elementos de microliga caros. Essaschapas têm tanto uma maior resistência à tração quanto alta ductilidade.Graças a sua alta resistência à tração, essas chapas de aço são adequadaspara a fabricação de elementos submetidos a estresse mecânico cíclico. Aschapas de aço conforme a invenção são usadas vantajosamente para a fa-bricação de pelas estruturais ou elementos de reforço no campo automotivoe na indústria em geral.

Claims

1. Chapa de aço laminada a quente tendo um limite de resistên-cia à tração maior que 1200 MPa1 uma razão limite de elasticida-de/resistência à tração FVRm de menos de 0,75 e um alongamento na fratu-ra maior que 10%, cuja composição contém, os teores sendo expressos em% em peso>- 0,10% <C< 0,25%- 1%<Mn<3%Al >0,015%Si < 1,985%Mo < 0,30%Cr < 1,5%S <0,015%P <0,1%Co <1,5%S <0,005%sendo entendido que1% < Si + Al < 2%Cr + (3 χ Mo) > 0,3% ,o saldo da composição consistindo em ferro e das inevitáveis impurezas re-sultantes da fusão, a microestrutura do mencionado aço consistindo em pelomenos 75% de bainita, austenita residual em uma quantidade igual a, oumaior que, 5% e martensita em uma quantidade igual a, ou maior que, 2%.

2. Chapa de aço conforme a reivindicação 1, caracterizada pelofato de que a composição do mencionado aço contém, os teores sendo ex-pressos % em peso:- 0,10%<C<0,15%

3. Chapa de aço conforme a reivindicação 1, caracterizada pelofato de que a composição do mencionado aço contém, os teores sendo ex-pressos % em peso:- 0,15%<C<0,17%

4. Chapa de aço conforme a reivindicação 1, caracterizada pelofato de que a composição do mencionado aço contém, os teores sendo ex-pressos % em peso:-0,17% < C ^ 0,22%

5. Chapa de aço conforme a reivindicação 1, caracterizada pelofato de que a composição do mencionado aço contém, os teores sendo ex-pressos % em peso:-0,22% < C < 0,25%

6. Chapa de aço conforme qualquer uma das reivindicações 1 a-5, caracterizada pelo fato de que a composição do mencionado aço contém,os teores sendo expressos % em peso:-1 % < Mn < 1,5%

7. Chapa de aço conforme qualquer uma das reivindicações 1 a-5, caracterizada pelo fato de que a composição do mencionado aço contém,os teores sendo expressos % em peso:-1,5% < Mn <2,3%

8. Chapa de aço conforme qualquer uma das reivindicações 1 a-5, caracterizada pelo fato de que a composição do mencionado aço contém,os teores sendo expressos % em peso:-2,3% < Mn <3%

9. Chapa de aço conforme qualquer uma das reivindicações 1 a-8, caracterizada pelo fato de que a composição do mencionado aço contém,os teores sendo expressos % em peso:-1,2% < Si < 1,8%

10. Chapa de aço conforme qualquer uma das reivindicações 1 a-8, caracterizada pelo fato de que a composição do mencionado aço contém,os teores sendo expressos % em peso:-1,2% < Al < 1,8%

11. Chapa de aço conforme qualquer uma das reivindicações 1 a-10, caracterizada pelo fato de que a composição do mencionado aço con-tém, os teores sendo expressos % em peso:Mo <0,010%

12. Chapa de aço conforme qualquer uma das reivindicações 1 a-11, caracterizada pelo fato de que o teor de carbono da austenita residual émaior que 1 % em peso.

13. Chapa de aço conforme qualquer uma das reivindicações 1 a-12, contendo carbonetos entre as camadas de bainita, caracterizada pelofato de que o número N das mencionadas intercamadas de carbonetos detamanho maior que 0,1 mícron por unidade de área é igual a 50.000/mm2 oumenos.

14. Chapa de aço conforme qualquer ma das reivindicações 1 a-13, contendo martensita/ilhas de austenita residual, caracterizada pelo fatode que o número NMa por unidade de área da mencionada martensita/ilhasde austenita tendo um tamanho máximo Lmax maior que 2 mícrons e tendoum tamanho máximo de fator de alongamento (Lmax/tamanho mínimo Lmin)menor que 4 é menor que 14.000/mm2.

15. Processo para fabricação de uma chapa de aço laminada aquente tendo um limite de resistência à tração maior que 1200 MPa, umarazão FVRm de menos de 0,75% e um alongamento na fratura maior que-10%, no qual:- é fornecido um aço de composição como definido em qualqueruma das reivindicações 1 a 11;- um produto semi-acabado é Iingotado deste aço;- o mencionado produto semi-acabado é aquecido até umatemperatura acima de 1150°C;- o mencionado produto semi-acabado é laminado a quente emuma faixa de temperaturas na qual a microestrutura do aço é inteiramenteaustenítica; então- a chapa assim obtida é resfriada a partir de uma temperaturaTqr que cai acima da Ar3 até uma temperatura de transformação TFr de talforma que a taxa de resfriamento primário Vr entre TDr e TFr está entre 50 e-90°C/s e a temperatura Tfr está entre B1s e Ms + 50°C, B1s denotando umatemperatura definida em relação à temperatura de início da transformaçãoda bainita Bs, e Ms denota a temperatura de início da transformação da mar-tensita, então- a mencionada chapa é resfriada da temperatura Tfr a uma ta-xa de resfriamento secundário V1r entre 0,08°C/min. e 600°C/min. até a tem-peratura ambiente;- a mencionada temperatura B1s sendo igual a Bs quando a men-cionada taxa V1r estiver entre 0,08 e 2°C/min.; e- a mencionada temperatura B1s sendo igual a Bs + 60°C quandoa mencionada taxa V'R for maior que 2°C/min. mas não exceder 800°C/min.

16. Processo para fabricação de uma chapa de aço laminada aquente tendo um limite de resistência à tração maior que 1200 MPa, umarazão FVRm de menos de 0,75 e um alongamento na fratura maior que 10%,no qual:- é fornecido um aço de composição como definido em qualqueruma das reivindicações 1 a 11;- um produto semi-acabado é lingotado deste aço;- o mencionado produto semi-acabado é aquecido até umatemperatura acima de 1150°C;- o mencionado produto semi-acabado é laminado a quente emuma faixa de temperaturas na qual a microestrutura do aço é inteiramenteaustenítica; então- a chapa assim obtida é resfriada a partir de uma temperaturaTdr que cai acima da Ar3 até uma temperatura intermediária T1 a uma taxade resfriamento VR1 de 70°C/s ou maior, a mencionada IemperaturaT1 nãoexcedendo 650°C; então- a mencionada chapa é resfriada da mencionada temperaturaT-i até a temperatura Tfr, a mencionada temperatura Tfr estando entre B's eMs + 50°C, B's denotando uma temperatura definida em relação à tempera-tura de início da transformação da bainita Bs, e Ms denotando a temperaturade início da transformação da martensita, de tal forma que a taxa de resfria-mento entre a mencionada temperatura Tdr e mencionada temperatura Tfresteja entre 20 e 90°C/s; então- a mencionada chapa é resfriada da temperatura Tfr a uma ta-xa de resfriamento secundário V'R entre 0,08°C/min. e 600°C/min. até a tem-peratura ambiente;- a mencionada temperatura B1s sendo igual a Bs quando a men-cionada taxa Vr estiver entre 0,08 e 2°C/min.; e- a mencionada temperatura B1s sendo igual a Bs + 60°C quandoa mencionada taxa V'R for maior que 2°C/min. mas não exceder 600°C/min.

17. Processo para fabricação de chapa de aço laminada a quen-te no qual:- é fornecido um aço de composição como definido em qualqueruma das reivindicações 1 a 11;- um produto semi-acabado é Iingotado deste aço;- o mencionado produto semi-acabado é aquecido até umatemperatura acima de 1150°C;- o mencionado produto semi-acabado é laminado a quente emuma faixa de temperaturas na qual a microestrutura do aço é inteiramenteaustenítica; então- a temperatura de início do resfriamento primário TDr caindoacima de Ar3, a temperatura de término do resfriamento primário TFr, a taxade resfriamento primário Vr entre TDr e TFr e a taxa de resfriamento secun-dário V1r são ajustadas de tal forma que a microestrutura do mencionadoaço consiste em pelo menos 75% de bainita, austenita residual em umaquantidade igual a, ou maior que, 5% e martensita em uma quantidade iguala, ou maior que, 2%.

18. Processo conforme qualquer uma das reivindicações 15 e17, caracterizado pelo fato de que a temperatura de início do resfriamentoprimário TDr caindo acima da Ar3, a temperatura de término do resfriamentoprimário TFr, a taxa de resfriamento primário Vr entre TDr e Tfr e a taxa deresfriamento secundário V'R são ajustados de tal forma que o teor de carbo-no da austenita residual é maior que 1% em peso.

19. Processo conforme qualquer uma das reivindicações 15, 17e 18, caracterizado pelo fato de que a temperatura de início do resfriamentoprimário Tdr cai acima da Ar3, a temperatura de término do resfriamentoprimário TFR, a taxa de resfriamento primário Vr entre TDr e Tfr e a taxa deresfriamento secundário V1s são ajustadas de tal forma que o número decarbonetos intercamadas tendo um tamanho maior que 0,1 mícron por uni-dade de área não exceda 50.000/mm2.

20. Processo conforme qualquer uma das reivindicações 15 e 17a 19, caracterizado pelo fato de que a temperatura de início do resfriamentoprimário TDr caindo acima de Ar3, a temperatura de término do resfriamentoprimário TFr, a taxa de resfriamento primário Vr entre TDr e TFr e a taxa deresfriamento secundário V1r são ajustadas de tal forma que o número Nmapor unidade de área de martensita/ilhas de austenita residual tendo um ta-manho máximo Lmax maior que 2 mícrons e um fator de alongamentoLmax/Lmin menor que 4 é menor que 14.000/mm2.

21. Uso de uma chapa de aço laminada a quente como definidoem qualquer uma das reivindicações 1 a 14, ou fabricada por um processocomo definido em qualquer uma das reivindicações 15 a 20, para a fabrica-ção de peças estruturais ou elementos de reforço no campo automotivo.

22. Uso de uma chapa de aço laminada a quente como definidoem qualquer uma das reivindicações ia 14, ou fabricada por um processocomo definido em qualquer uma das reivindicações 15 a 20, para a fabrica-ção de pelas de reforço e estruturais para a indústria em geral e de peçasresistentes à abrasão.