BRPI0714190B1 - Arame de aço inoxidável com núcleo de fundente para soldagem de chapas de aço revestidas de zinco - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ARAME DE

AçO INOXIDÁVEL COM NÚCLEO DE FUNDENTE PARA SOLDAGEM DE CHAPAS DE AçO REVESTIDAS DE ZINCO".

Esse pedido reivindica prioridade aos pedidos Japoneses nQ 2006-185171 e nQ 2007-172124 registrados no Japão em 05 de julho de 2006 e 29 de junho de 2007 respectivamente, que estão aqui incorporados como referência em sua totalidade.

Antecedentes da Invenção Campo da Invenção A presente invenção refere-se a um arame tendo um núcleo de fundente para chapa de aço revestida com liga à base de zinco. O arame tendo o núcleo de fundente fornece uma porção de solda que não tem fratu- ra na solda e é excelente em resistência à corrosão sem tratamentos poste- riores tais como retoques, e em ductilidade e capacidade de trabalho na sol- dagem.

Descrição da Técnica Relacionada Chapas de aço revestidas de zinco são amplamente usadas em campos tais como construção e indústria automotiva em vista da melhoria da resistência à corrosão dos membros estruturais. Convencionalmente, para melhorar a resistência à corrosão, é usado um método onde um membro de aço não revestido é soldado e então revestido pela imersão do membro de aço soldado em um banho de liga à base de zinco. Entretanto, nesse méto- do, uma vez que o processo de revestimento é executado após a etapa de soldagem, a produtividade é baixa e equipamentos, tais como um banho de revestimento, são necessários, o que provoca aumento nos custos de pro- dução. Para evitar isso, foi empregado um método onde as chapas de aço revestidas com zinco são soldadas para construir uma estrutura. Recente- mente, para melhoria da resistência à corrosão de um membro estrutural, uma chapa de aço revestida de liga à base de zinco é soldada para construir uma estrutura soldada. A chapa de aço revestida de liga à base de zinco é feita, por exemplo, revestindo-se a superfície da capa de aço com uma liga de Zn-AI-Mg-Si tendo alta resistência à corrosão, (por exemplo, veja a JP2000-064061 A).

Como um problema específico provocado pelo método onde uma chapa de aço revestida de zinco é soldada para construir uma estrutu- ra, foi aprendido que a fratura por fragilização do metal líquido resulta do material de revestimento fundido que ocorre frequentemente no local de uma solda metálica e de uma zona afetada pelo calor da soldagem (doravante referida como "fratura por fragilização do zinco"). Imagina-se que a fratura por fragilização do zinco é provocada principalmente pelo fato de que os componentes de revestimento à base de liga de zinco fundido ficam na su- perfície de uma zona afetada pelo calor da soldagem próximo da porção de solda e quebra nos limites dos grãos de cristal da porção soldada. É também imaginado que um material de revestimento de zinco na superfície da porção de solda não seria a causa da fratura pela fragilização do zinco uma vez que o material de revestimento de zinco é evaporado durante a soldagem.

Quanto à soldagem de uma estrutura de aço inoxidável que te- nha necessitado uma maior resistência à corrosão, são usados alguns mate- riais de soldagem à base de metal fundido de aço inoxidável. Metais de sol- da de aço inoxidável formados nas porções de junção entre aços inoxidáveis ou entre aço inoxidável e aço carbono tem uma boa resistência à corrosão bem como o aço inoxidável.

Entretanto, de acordo com os resultados das experiências dos presentes inventores, foi confirmado que mesmo quando se usa materiais de soldagem de aço inoxidável do tipo 309 ou do tipo 329 para se obter um me- tal de solda excelente em resistência à corrosão em relação à soldagem de uma chapa de aço revestida de zinco, houve uma porção de fraturas por fra- gilização do zinco. Isto é, o uso de material de solda de aço inoxidável não funciona em relação à soldagem de aço revestido de zinco.

Para resolver esse problema das fraturas por fragilização do zinco, os inventores propuseram um arame tendo um núcleo de fundente que evite que a solda metálica tenha fratura por fragilização do zinco através do controle da porcentagem de área da estrutura ferrita e da resistência à tração do metal de solda pelo ajuste dos teores de C, Si, Mn, Ni, Cr e tam- bém do teor de Ti02 na escória do arame em um valor adequado. (Por e- xemplo, conforme mostrado na JP2006-035293 A).

Entretanto, as fraturas por fragilização do zinco ainda ocorrem frequentemente no uso do arame acima mencionado tendo um núcleo fun- dente dependendo das condições de soldagem, isto é, a prevenção das fra- turas por fragilização do zinco não é consistente. Também o metal de solda obtido tem baixa ductilidade, pobre capacidade de separação da escória e baixa estabilidade do arco no trabalho de soldagem.

Os inventores diligentemente estudaram sobre uma junta de prevenção à fratura por fragilização do zinco e descreveram os resultados na W02007/037447.

Breve Sumário da Invenção Um objetivo da presente invenção é fornecer um arame de aço inoxidável tendo um núcleo de fundente usado para soldagem de chapas de aço revestidas de zinco. O arame tendo um núcleo de fundente, fornece duc- tilidade e capacidade de soldagem e uma porção de solda que não tem fra- turas por fragilidade do zinco e é excelente em resistência à corrosão sem pós-tratamentos tais como retoque, que é um tratamento de pintura.

Os inventores estudaram vários componentes de ligas para cumprir os objetivos e descobriram que as fraturas por fragilização do zinco podem ser reduzidas se o teor dos componentes do arame, isto é, C, Si, Mn, Ni, Cr, forem ajustados para valores adequados e forem pesados usando-se um valor F, isto é, valor F (F = 3xCr + 4,5xSi - 2,8xNi - 84C -1,4xMn - 19,8). A relação entre o valor F e o número de fraturas está mostrada na Figura 1 (as condições de soldagem são as mesmas usadas para verificação da per- formance da junta de solda nos exemplos descritos mais adiante). Se o valor F atingir 30, mais preferivelmente exceder 40, a formação de fraturas quase desaparece. O valor F representa quão facilmente a ferrita pode ser cristali- zada. Se o valor F for menor que 30, a cristalização da austenita ocorre du- rante a solidificação, o que permite ao zinco se quebrar nos limites dos grãos da austenita. Isto tem tornado difícil evitar as fraturas por fragilização do zin- co. Se o valor F for maior que 30, preferivelmente maior que 40, a fase única ferrita pode existir durante todo o processo de solidificação a partir dos cris- tais primários à temperatura ambiente, o que torna difícil para o zinco se quebrar nos limites dos grãos e leva à prevenção da fratura. Em vista da prevenção das fraturas por fragilização do zinco, um maior valor F é preferí- vel. Entretanto, se o valor F exceder 50, a porcentagem de ferrita torna-se alta, e a quantidade de austenita que se adiciona á ductilidade da porção da solda torna-se insuficiente. Assim, o alongamento do metal não pode ser esperado o suficiente, o que torna difícil para a junta de solda alcançar as propriedades mecânicas necessárias para a junta de solda. Os inventores tornaram claro que tanto evitar a fratura por fragilização do zinco quanto manter uma ductilidade suficiente podem ser satisfeitas se a solidificação for terminada com uma fase única ferrita e então a fase austenita é precipitada durante o processo de resfriamento após a solidificação para formar uma estrutura adequada de duas fases de ferrita e austenita.

Após várias investigações na busca de uma prevenção mais perfeita das fraturas por fragilização do zinco, foi descoberto que a adição de Al203 a um agente de escória pode evitar as fraturas por fragilização do zin- co. A Figura 2 mostra a relação entre o componente do agente de escória Al203 e 0 número de fraturas. À medida que o teor de AI2O3 aumenta, o nú- mero de fraturas diminui. Quando o valor F é baixo, da ordem de 20, embora as fraturas não sejam completamente evitadas, 0 número de fraturas foi re- duzido. Quando 0 valor F é 30, um teor de AI2O3 de 0,1% ou mais pode evi- tar perfeitamente as fraturas. O zinco permanece como metal de baixo ponto de fusão o que pode ser prejudicial para uma fratura uma vez que geralmen- te 0 zinco não formará uma solução sólida com outro metal ou óxido. Entre- tanto, quando ο AI2O3, que tem afinidade com 0 zinco, é adicionado, um óxi- do à base de AI2O3- ZnO é formado. Isto é, o zinco que é prejudicial às fra- turas é convertido em uma escória de óxido que não provoca fraturas. É por isto que a adição de AI2O3 trabalha como inibidor de fraturas.

Quanto à capacidade de trabalho de soldagem, quando uma chapa de aço revestida de zinco é soldada, 0 zinco na porção da solda é evaporado pelo calor do arco mas zinco fundido permanece na vizinhança.

Esse zinco fundido vem a cobrir a porção soldada uma vez que ele é solidifi- cado e resfriado e o zinco é fixado a uma escória em uma borda de uma bo- lha que é formada, o que inibe a capacidade de separação da escória. Os inventores tentaram otimizar o agente da escória de modo a obter uma boa capacidade de cobertura e capacidade de separação da escória através do estudo do efeito da quantidade de agentes componentes primários de escó- ria tais como Ti02, Si02 e Zr02. Como resultado, foi descoberto que se a borda das bolhas for coberta com escória grossa, uma excelente capacidade de separação da escória pode ser obtida mesmo se o zinco for fixado às bordas das bolhas.

Quanto à soldagem das chapas de aço revestidas de zinco, há um outro problema as condições do arco podem ser instáveis devido à inter- rupção do arco pelo vapor de zinco que vem para o arco. Foi descoberto que a adição de quantidades adequadas de Al203 torna o arco estável. O meca- nismo parece similar ao efeito de inibição de fraturas mencionado acima, isto é, aquele do vapor de zinco no arco e Al203 fundido no agente de escória são combinados para estimular a formação de óxido à base de Al-Zn, o que inibe o arco de tornar-se instável pelo vapor de zinco. A essência da presente invenção é como segue: Item 1. Um arame de aço inoxidável tendo um núcleo de funden- te para soldagem de uma chapa de aço revestida de liga à base de zinco compreendendo: uma camada externa de metal feita de aço inoxidável cobrindo um núcleo de fundente; onde a camada externa de metal e o núcleo compreendem no total em % em massa como porcentagem da massa total do arame os se- guintes componentes: C: 0,01 - 0,05% Si: 0,1 -1,5% Mn: 0,5 a 3,0% Ni: 7,0-10,0% Cr: 26,0 - 30,0% onde os componentes são contidos em uma quantidade que satisfaça um valor F definido como expressão (1) descrita abaixo e variando de 30 a 50. valor F = 3 x [Cr%] + 4,5 x [Si%] - 2,8 x [Ni%] - 84 x [C%] - 1,4 x [Mn%] - 19.8 ....(1) o núcleo também compreendendo um agente de formação de escória onde o mencionado agente de formação de escória compreende, em % em massa como porcentagem da massa total do arame o seguinte: Ti02: 0,6 - 2,6% Si02: 1,8 - 3,8% Zr02: 1,0 - 3,5% onde o mencionado agente de formação de escória é menor que 10% da massa total do arame, e onde o arame também compreende Fe e as inevitáveis impu- rezas.

Item 2. O arame de aço inoxidável tendo um núcleo de fundente para soldagem de chapa de aço revestida de liga à base de zinco conforme o item 1, onde o agente de formação de escória também compreende: Al203: 0,1 - 1,0% Um arame tendo um núcleo de fundente usado para soldagem de chapa de aço revestida de zinco pode fornecer uma porção de solda de alta qualidade que não tenha fratura na solda e seja excelente em resistên- cia à corrosão sem pós-tratamento tal como retoque, e em ductilidade e ca- pacidade de trabalho da soldagem. Particularmente esses efeitos podem ser significativos quando o arame da invenção for usado para soldar uma chapa de aço revestida de liga à base de Zn-AI-Mg. Como exemplos de chapa de aço revestida de liga de Zn-AI-Mg, há as chapas de aço SuperDyma® pro- duzidas pela NIPPON STEEL CORPORATION e a chapa de aço ZAM® pro- duzida pela NISSHIN STEEL CO., LTD.

Breve Descrição dos Desenhos A presente invenção tornar-se-á mais completamente entendida a partir da descrição detalhada dada aqui abaixo e os desenhos que a a- companham, que são dados como ilustração apenas, e assim não são limita- tivos da presente invenção, e onde: a Figura 1 mostra a relação entre o valor F e o número de fratu- ras; e a Figura 2 mostra a relação entre o componente agente de es- cória AI2O3 e 0 número de fraturas.

Descrição Detalhada da Invenção Os inventores estudaram diligentemente para melhorar a resis- tência à corrosão da porção soldada quando uma chapa de aço revestida de liga à base de zinco é soldada usando-se material de soldagem à base de aço inoxidável e prevenção das fraturas por fragilização do zinco resultantes de uma combinação de metal de solda incluindo 0 componente à base de aço inoxidável e a camada revestida de liga à base de zinco. Como resulta- do foi descoberto o seguinte: (1) A sensibilidade às fraturas por fragilização do zinco no metal da solda com componentes à base de aço inoxidável depende do tipo de solidificação do metal da solda. Isto é, um metal de solda tendo uma composição que permita à solidificação se completar com uma fase única ferrita tem menos fraturas por fragilização do zinco que um metal de solda tendo uma composição que permita à solidificação se completar em uma fase única austenita ou numa fase dual de austenita e ferrita. (2) Componentes de baixo ponto de fusão tais como Zn, cuja presença pode contribuir para as fraturas por fragilização do zinco derivadas das camadas revestidas de liga à base de zinco, são facilmente combinados com AI2O3. Portanto, 0 Zn pode ser eliminado do metal da solda na forma de uma escória de óxido à base de Al203-Zn0 pela adição de Al203.

Em vista do acima, a(s) meta(s) da presente invenção é/(são) como segue: (1) Otimizar o componente de formação de ferrita e o compo- nente de formação de austenita em um arame tendo um núcleo de fundente que são adicionados na forma de metal ou liga de forma que o metal da sol- da possa terminar a solidificação com uma fase ferrita única para inibir a o- corrência de fraturas por fragilização do zinco no metal da solda com um componente à base de aço inoxidável; e/ou (2) adicionar uma quantidade adequada de Al203 incluída em um arame tendo um núcleo de fundente como um agente de formação de escória de modo a eliminar os componentes de baixo ponto de fusão tais como Zn derivados da camada revestida de liga à base de zinco dos metais de solda.

Nesta invenção, a "chapa de aço revestida de liga à base de zinco" é um termo coletivo usado para descrever uma chapa de aço revesti- da feita pela formação de uma liga à base de Al-Zn, liga à base de Al-Zn-Mg, pela adição de Al, Mg e/ou Si a uma camada revestida de zinco em uma chapa de aço.

Em primeiro lugar, o valor F dos componentes do arame tendo um núcleo de fundente, que é um fator importante em conexão com a pre- venção das fraturas por fragilização do zinco do metal de solda.

Em segundo lugar, o valor F dos componentes do arame tendo um núcleo de fundente e Al203 que são fatores particularmente importantes em conexão com a prevenção das fraturas por fragilização do zinco do metal soldado.

Eles estão explicados abaixo.

De acordo com os resultados experimentais dos inventores, me- tais de solda de aço inoxidável austenita podem ser classificados em dois tipos dependendo da composição. Tipo 1: solidificação após a soldagem ser completa com a formação de uma fase austenita única ou uma fase ferrita única. Tipo 2: Solidificação após a soldagem ser completada com a forma- ção tanto de uma fase austenita quanto de uma fase ferrita. Foi descoberto que o caso de cristalização ferrita pode ser definido como a expressão (1) determinada principalmente com base nos elementos formadores de ferrita tais como Si ou Cr e nos elementos formadores de austenita tais como C, Mn ou Ni, onde a expressão (1) é como segue: valor F = 3 x [Cr%] + 4,5 x [Si%] - 2,8 x [Ni%] - 84 x [C%] - 1,4 χ [Μη%] - 19.8 ....(1) Cada um entre [Cr%],[Si%], [Ni%], [C%] e [Mn%] representa o % em massa de cada componente como porcentagem da massa total do ara- me. A Figura 1 mostra a relação entre o número de fraturas por fragi- lização do zinco e o valor F do arame que tem um núcleo de fundente usado para soldar chapas de aço revestidas de liga à base de zinco.

Conforme mostrado na Figura 1, como o valor F do arame que tem um núcleo de fundente aumenta, o número de fraturas por fragilização do zinco diminui. Quando o valor F excede 30, e preferivelmente quando excede 40, dificilmente são formadas fraturas.

Se o valor F do arame tendo um núcleo de fundente for menor que 30, ou a fase solidificada dos cristais primários do metal da solda é aus- tenita e a solidificação é completada com a formação de uma fase austenita única, ou a fase solidificada do cristal primário é ferrita e então a austenita é cristalizada no processo de solidificação, então a solidificação é finalmente completada com uma fase dual de ferrita e austenita. Nesse caso, a fase austenita é solidificada como um cristal colunar que permite que componen- tes de baixo ponto de fusão tais como Zn derivados da camada revestida de liga à base de zinco se fraturem (ou migrem) nos limites dos grãos de auste- nita, o que leva a fraturas por fragilização do zinco do metal soldado. Se o valor F do arame tendo um núcleo de fundente for maior que 30, o cristal primário é precipitado como ferrita e a solidificação é completada com uma fase ferrita única. Como a fase ferrita é um cristal equiaxial e fino, é difícil para um componente de baixo ponto de fusão tal como Zn se fraturar (ou migrar) para o limite dos grãos, o que leva a uma diminuição no número de fraturas por fragilização do zinco. Quando o valor F excede 40, a quantidade de precipitação de austenita durante o processo de resfriamento após com- pletar-se a solidificação é reduzida, o que leva também à resistência à for- mação de fraturas por fragilização do zinco.

Conforme descrito acima, na presente invenção cada teor de C, Si, Mn, Ni e Cr do arame tendo um núcleo de fundente deve ser ajustado e otimizado de modo que o valor F conforme definido na expressão (1) torne- se maior que 30, preferivelmente maior que 40 para inibir a ocorrência de fraturas por fragilização do zinco no metal soldado.

Conforme mostrado na Figura 1, um valor F maior é preferível em vista à resistência à formação de fraturas por fragilização do zinco. En- tretanto, se o valor F do arame exceder 50, a quantidade de austenita preci- pitada durante o processo de resfriamento após o metal da solda ter solidifi- cado completamente com uma fase ferrita única é extremamente reduzida.

Portanto, o teor de ferrita no metal de solda torna-se relativamente grande a temperaturas ambientes. Para garantir uma ductilidade adequada (isto é, alongamento do metal da solda), quantidades específicas de precipitação de austenita são necessárias. Assim, valores F extremamente altos não são preferíveis.

Em vista do acima, o limite superior do valor F deve ser 50 na invenção de forma que a estrutura do metal da solda à temperatura ambien- te inclua uma fase dual de ferrita e austenita, o que torna possível tanto inibir as fraturas quanto garantir a ductilidade do metal da solda.

Além disso, a relação entre as fraturas e o teor de AI2O3 que é um componente do agente escória no arame tendo um núcleo de fundente foi estudada nos casos onde 0 valor F foi 20 (fora do escopo da invenção), 30 e 40 (dentro do escopo da invenção) respectivamente. A Figura 2 mostra a relação entre o teor do componente agente escória Al203 no arame tendo um núcleo de fundente e 0 número de fraturas por fragilização do zinco no metal da solda.

Quando 0 valor F do arame foi 20, 30 ou 40, à medida que o te- or de AI2O3 (em % em massa, como porcentagem da massa total do arame) no arame que tem um núcleo de fundente aumenta, a ocorrência de fraturas por fragilização do zinco do metal da solda é mais fortemente inibida. Um componente de baixo ponto de fusão tal como a camada revestida de liga à base de zinco é fundida devido à entrada do calor da soldagem durante a soldagem. Entretanto, o zinco dificilmente pode fazer uma solução sólida com outros metais ou óxidos, assim 0 zinco permanece como metal de baixo ponto de fusão prejudicial para a fratura quando a solidificação do metal da solda é completada. Entretanto, quando é adicionado o Al203, que tem afini- dade com o zinco, é formado um óxido à base de Al203-Zn0, o qual é elimi- nado como escória do metal da solda. Portanto a ocorrência de fraturas por fragilização do zinco é reduzida.

Quando o valor F é baixo, da ordem de 20 (fora do escopo da invenção), é impossível evitar completamente a ocorrência de fraturas uma vez que a sensibilidade das fraturas por fragilização do zinco aumenta con- forme explicado acima. A ocorrência de fraturas pode ser evitada quando o valor F se torna 30 ou mais, preferivelmente 40 ou mais (dentro do escopo da invenção), e também Al203 é adicionado ao arame que tem um núcleo de fundente como agente de escória até um teor de 0,1% (em % em massa como porcentagem a massa total do arame). Em vista disso, o valor F do arame deveria ser 30 ou mais, preferivelmente 40 ou mais, e o teor de Al203 como agente de escória no arame tendo um núcleo de fundente deve ser 0,1% (em % em massa como porcentagem da massa total do arame). Está descrita acima a razão para limitação do valor F e do teor de Al203 em rela- ção aos componentes do arame. Além disso, componentes na forma de me- tal ou liga e um agente de formação de escória a ser adicionado ao arame tendo um núcleo de fundente deve ser limitado como segue em termos de características do metal da solda e da capacidade de trabalho de soldagem. A seguir apresentamos as razões para adição e limitação de componentes da invenção. Cada teor de componente C, Si, Mn, Ni e Cr contido no metal ou na liga, em um invólucro metálico externo e no núcleo de fundente é limi- tado como segue (em % em massa como porcentagem da massa total do arame). C: C é prejudicial à resistência à corrosão. Entretanto C é adi- cionado até 0,01% ou mais para garantir a resistência do metal da solda e estabilizar o arco na soldagem. Se o teor exceder 0,05%, uma quantidade justa de carbonetos é precipitada, o que reduz a ductilidade do metal da sol- da. Portanto, o C contido na camada metálica externa e no núcleo de fun- dente é de 0,01 a 0,05%.

Si: Si é adicionado até 0,1 %ou mais para fornecer uma boa ca- pacidade de separação da escória. Se adicionado até mais de 1,5%, óxido à base de Si02 com baixo ponto de fusão é precipitado, o que diminui a ducti- lidade do metal da solda. Portanto o Si contido na camada metálica externa e no núcleo de fundente é 0,1 a 1,5%.

Mn: Mn é adicionado até 0,5% ou mais para estabilizar uma fase austenita na estrutura do metal da solda à temperatura ambiente para forne- cer uma ductilidade ao metal da solda. Se o teor de Mn exceder 3,0%, a ca- pacidade de separação torna-se pobre. Portanto, o Mn contido na camada metálica externa e no núcleo de fundente é de 0,5-3,0%.

Ni: Ni é um elemento para formação de austenita e é adicionado até 7,0% ou mais para estabilizar ima fase austenita na estrutura do metal da solda à temperatura ambiente e para fornecer uma ductilidade do metal da solda. Se o teor de Ni excede 10,0%, a segregação de componentes me- nores tais como P e S prejudiciais ao fraturamento é expedido, o que torna mais fácil formar fraturas. Portanto, o teor de Ni contido na camada de metal externo e no núcleo de fundente é 7,0-10,0%, preferivelmente 8,0-10,0%.

Cr: Cr é um elemento para melhorar a resistência à corrosão do metal da solda. Cr é também um elemento para formação de ferrita e é adi- cionado para fazer a solda metálica solidificar com uma fase ferrita única e para inibir a formação das fraturas por fragilização do zinco no metal da sol- da. O teor de Cr deve ser 26,0% ou mais para obter uma resistência à corro- são suficiente do metal da solda. Normalmente, 13,0% de teor de Cr podem fornecer uma boa resistência à corrosão de metal de solda de aço inoxidá- vel. Entretanto, essa invenção deve ser aplicada à chapa de aço revestida de zinco que não contenha Cr. Considerando que o teor de Cr d metal da solda deve ser mantido em cerca de 13% mesmo se o metal da solda for diluído em 50% com material base, o teor de Cr é concluído ser 26% ou mais. Se o teor exceder 30%, um carboneto tal como Cr23C6 ou uma fase σ é precipitado, o que torna difícil fornecer a ductilidade adequada.

Portanto, o Cr contido na camada metálica externa e no núcleo de fundente é de 26,0 a 30,0%.

Além disso, cada teor (em % em massa como porcentagem da massa total do arame) dos componentes C. Si, Mn, Ni e Cr contidos na ca- mada metálica externa e no núcleo de fundente é ajustado de forma que o valor F definido conforme a expressão (1) pode cair entre 30 e 50. Como componentes diferentes dos componentes definidos na invenção acima mencionada, os teores de ligas tais como Mo, Cu, V, Nb, Bi ou N podem ser adicionados pra melhorar o limite de elasticidade a 0,2%, a resistência à tra- ção, a ductilidade (alongamento completo), propriedades mecânicas tais como teste de impacto Charpy de absorção de energia a 0°C, e capacidade de separação da escória.

Entretanto, o teor de N deve ser menor que 0,05% para evitar deterioração da ductilidade. Também um agente de desoxidação tal como Al, Mg, Ti para desoxidar a porção de solda pode ser adicionado.

Quanto ao Ti02, Si02, Zr02, Al203, que são componentes usa- dos no agente de formação de escória no núcleo, o teor de cada componen- te (em % em massa como porcentagem da massa total do arame) é limitado como segue. O teor de Ti02 deve ser 0,6% ou mais para ter uma escória ex- celente em capacidade de cobertura. Entretanto, se o teor exceder 2,6%, o gotejamento aumenta. Portanto, o teor de Ti02 deve ser 0,6-2,6%. Adicio- nando-se uma quantidade adequada de Ti02 juntamente com Si02 e Zr02 (descrito mais adiante), uma boa capacidade de cobertura e capacidade de separação da escória podem ser obtidas. Mais precisamente, mesmo se o zinco for fixado a uma escória na extremidade da bolha da solda, a escória é facilmente separável uma vez que a borda está coberta com escória da es- pessura adequada.

Si02: O teor de Si02 deve ser 1,8% ou mais para ter uma escó- ria excelente em capacidade de separação. Entretanto, se o teor exceder 3,8%, o gotejamento aumenta. Portanto, o teor de Si02 deve ser 1,8 - 3,8%.

Diferentemente do Zr02, o Si02 é adicionado para fazer a capacidade de separação da escória geralmente melhor com toda a bolha da solda não im- portando se o zinco é fixado ou não.

Zr02: 0 teor de Zr02 deve ser 1,0% ou mais para ter uma exce- lente capacidade de separação da escória mesmo se o zinco for fixado na extremidade da bolha s de solda. Entretanto, se o teor exceder 3,5%, o gote- jamento aumenta. Portanto, o teor de Zr02 deve ser 1,0 - 3,5%.

Al203: O teor de Al203 deve ser 0,1% ou mais para inibir as fra- turas por fragilização do zinco, e em adição para fazer um arco estável mesmo se o vapor de zinco vier para o arco. Entretanto, se o teor exceder 1,0%, o gotejamento aumenta. Portanto o teor de Al203 deve ser 0,1-1,0%.

Nesta invenção, é possível incluir-se no agente de formação da escória outros componentes diferentes de Si02, Ti02, Zr02 e Al203 no nú- cleo de fundente do arame. Entretanto, se o teor total do agente de formação da escória exceder 10,0%, o gotejamento aumenta na soldagem. Portanto, o teor do agente de formação da escória deve ser 10% ou menos. Não há limite inferior específico do teor do agente de formação da escória. Entretanto o limite inferior é preferivelmente 5% para manter uma boa capacidade de cobertura da escória com a superfície do metal da solda. O agente de formação da escória pode incluir componentes dife- rentes dos acima mencionados Ti02, Si02, Zr02, Al203, tais como os com- ponentes a seguir, que têm funções adicionais. Um agente de fixação tal como silicato de potássio ou silicato de sódio que é usado para produzir nú- cleo de ligação de produção do processo de produção do arame, óxido me- tálico e carboneto metálico tais como Na20, K20, CaC03, BaC03 usados como agentes estabilizadores de arco, fluoretos como AIF3, NaF, K2ZrF6, LiF usados para ajustar a viscosidade da escória ou garantir a capacidade de separação da escória, e óxido de ferro tal como FeO, Fe203, podem ser in- cluídos como componentes do agente de formação da escória.

Como método para produção de arame de aço inoxidável tendo um núcleo de fundente para soldagem de liga à base de zinco com base nesta invenção, métodos conhecidos de produção de arame tendo um nú- cleo de fundente podem ser usados.

Por exemplo, após formar uma chapa de aço em forma de U a partir de uma tira de aço (para ser uma camada metálica externa) feita de aço inoxidável à base de austenita incluindo o metal ou liga acima mencio- nado, preenchendo um núcleo de enchimento, que é preparado previamente por misturação, misturando-se e secando-se os acima mencionados metal ou liga e o agente de formação da escória, até o canal na forma de U, então transformando a tira de aço em forma de U na forma de um tubo e finalmen- te executando-se um estiramento do arame para se obter um arame com um diâmetro predeterminado.

Também, por soldar uma costura de um arame em forma de tu- bo, um arame do tipo sem costura tendo um núcleo de fundente pode ser obtido.

Como método diferente do acima, um tubo moldado pode ser usado como camada externa metálica. Nesse caso, o núcleo é preenchido no tubo aplicando-se vibração ao tubo e então o tubo é estirado até um diâ- metro predeterminado.

Exemplos Todas as concentrações são em % em massa com base na massa total do arame a menos que indicado diferentemente. Amostras de teste do arame tendo um núcleo de fundente para soldagem de chapas de aço revestidas de liga à base de zinco, têm uma composição conforme mos- trada nas Tabelas 2 e 3. Os componentes químicos da camada de metal externa de aço inoxidável à base se austenita estão mostrados na Tabela 1.

Tabela 1 ® Tabela 2 * Reüresenta nível de limoreza Tabela 2 - continuação Tabela 2 - continuação Tabela 3 * Representa nível de limpreza Tabela 3 - continuação Tabela 3 - continuação Quanto à performance do metal depositado, um teste de tração foi executado conforme a JIS Z 3323. Um teste de impacto foi realizado con- forme a JIS Z 3111. Em uma verificação da performance de solda de juntas, foram usadas as seguintes chapas de aço: chapa de aço revestida de zinco por imersão a quente da JIS G 3302, chapa de aço revestida de liga de zin- co-5% de Al por imersão a quente da JIS G 3317, chapa de aço de liga de zinco-55% de Al por imersão a quente da JIS G 3321, e chapa de aço Su- perDyma® produzida pela NIPPON STEEL CORPORATION (revestida de Zn-11%AI-3%Mg-0,2%Si). Na soldagem, foi usada uma chapa de aço com 3 mm de espessura tendo um vão de 0-3 mm, nenhuma ranhura, e reforço de uma chapa de cobre. Então uma fratura com uma porção de solda de junta foi verificada usando-se transmissão de radiação conforme a JIS Z 3106. Em adição, a inspeção de falha na penetração do corante foi executada para verificar a fratura por fragilização do zinco do metal da solda. A resistência à corrosão foi verificada conforme o teste de pulverização de sal (SST) da JIS Z 2371 onde o tempo de teste foi de 500 horas. A performance foi avaliada como "boa" se o alongamento do metal depositado foi de 10% ou mais. No teste de transmissão de radiação e na inspeção de falha de penetração do corante, a avaliação "boa" foi fornecida se nenhuma fratura foi observada.

Quanto à resistência à corrosão, foi feita observação visual. Se a ferrugem vermelha não foi observada na porção da solda e na zona afetada pelo calor da soldagem exceto a superfície cortada do material base, uma avaliação "boa" foi fornecida. A avaliação da capacidade de trabalho da soldagem foi feita pela avaliação sensitiva na preparação da junta de solda. Quanto ao teste do metal depositado, o teste da junta soldada e a verificação da capa- cidade de trabalho da soldagem, foi usada a seguinte condição: corrente de soldagem 120-250A, soldagem plana, e gás de proteção C02. Os resultados estão mostrados na Tabela 4 e na Tabela 5.

Tabela 4 Tabela 4 - continuação Tabela 5 Tabela 5 - continuação As arames nos 0-12 e 25 da Tabela 4 são exemplos da presente invenção, os arames nos 13-24 da Tabela 5 são exemplos de comparação.

Nos arames nos 0-12 da presente invenção não há fraturas, a resistência à corrosão é boa, a ductilidade é excelente e a capacidade de trabalho da sol- dagem é boa, devido à quantidade adequada de C, Si, Mn, Ni, Cr, valor F, quantidades de Ti02, Si02, Zr02, Al203, e a quantidade total do agente de escória. No n9 25, embora o teor de Al203 seja baixo, nenhum defeito foi descoberto porque o valor F foi 40 ou mais. Como um todo, foi obtido um resultado bastante satisfatório. O exemplo de comparação nQ 13 m,ostra um baixo alongamento devido ao baixo teor de Ni, e também mostra uma pobre capacidade de co- bertura da escória e pobre capacidade de separação da escória devido ao baixo teor de Ti02. O arame n9 14 mostra fraturas devido ao alto teor de Ni, e mos- tra muitos gotejamentos devido ao alto teor de Ti02. O arame n9 15 mostra baixa resistência à corrosão devido ao baixo teor de Cr, e mostra uma pobre capacidade de separação da escória devido ao baixo teor de Si02. O arame n9 16 mostra baixo alongamento devido a alto teor de Cr, e mostra muitos gotejamentos devido ao alto teor de Si02. O arame n917 mostra fraturas devido ao baixo valor F e mostra uma pobre capacidade de separação da escória devido ao baixo teor de Zr02. O arame n918 mostra baixa ductilidade, isso é, alongamento, da porção de solda devido ao alto valor F e mostra muitos gotejamentos devido ao alto teor de Zr02. O arame n919 mostra arco instável devido ao baixo teor de C e mostra muitos gotejamentos devido ao alto teor de Al203. O arame n9 20 mostra baixo alongamento devido ao alto teor de C e mostra arco instável e pequenas fraturas devido ao baixo teor de ΑΙ2θ3· A razão porque as fraturas são pequenas é o valor F de 30 ou mais. O arame n9 21 mostra uma pobre capacidade de separação de- vido ao baixo teor de Si e mostra uma pobre capacidade de cobertura da escória devido à baixa quantidade total de escória. O arame nQ 22 mostra um baixo alongamento devido ao alto teor de Si e mostra muitos gotejamentos devido à muita quantidade de escória. O arame nQ 23 mostra baixo alongamento devido ao baixo teor de Mn. O arame nQ 24 mostra uma pobre capacidade de separação da escória devido ao alto teor de Mn.

Claims (9)

1. Arame de aço inoxidável tendo um núcleo de fundente para soldagem de uma chapa de aço revestida de liga à base de zinco compre- endendo: uma camada externa de metal feita de aço inoxidável revestindo o núcleo de fundente, em que a camada externa de metal e o núcleo compreendem no total em % em massa como porcentagem da massa total do arame: C: 0,01 - 0,05% Si: 0,1 - 1,5% Mn: 0,5 a 3,0% Ni: 7,0-10,0% Cr: 26,0 - 30,0% caracterizado pelo fato de que: o valor F definido como expressão (1) abaixo varia de 30 a 50: valor F = 3 x [Cr%] + 4,5 x [Si%] - 2,8 x [Ni%] - 84 x [C%] - 1,4 x [Mn%] - 19,8 ............................(1); e o núcleo também compreende um agente de formação de escória em % em massa como porcentagem da massa total do arame: Ti02: 0,6 - 2,6% Si02: 1,8 - 3,8% Zr02: 1,0 - 3,5% Al203: 0,1 - 1,0% sendo que o mencionado agente de formação de escória é me- nor que 10% da massa total do arame, e o arame também compreende Fe e as inevitáveis impurezas.

2. Arame aço inoxidável tendo um núcleo de fundente para sol- dagem da chapa de aço revestida com liga à base de zinco de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o valor F é de 40-50.

3. Arame de aço inoxidável tendo um núcleo de fundente para soldagem da chapa de aço revestida com liga à base de zinco de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o teor de Ni é 8,0 - 10,0%.

4. Arame aço inoxidável tendo um núcleo de fundente para sol- dagem da chapa de aço revestida com liga à base de zinco de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de também compreender aindapelo menos um elemento selecionado do grupo consistindo em Mo, Cu, V, Nb, Bi e N.

5. Arame de aço inoxidável tendo um núcleo de fundente para soldagem da chapa de aço revestida com liga à base de zinco de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o arame compreende N e o teor de N é menor que 0,05%.

6. Arame aço inoxidável tendo um núcleo de fundente para sol- dagem da chapa de aço revestida com liga à base de zinco de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreender ainda um a- gente desoxidante que é pelo menos um selecionado do grupo consistindo em Al, Mg e Ti.

7. Arame aço inoxidável tendo um núcleo de fundente para sol- dagem da chapa de aço revestida com liga à base de zinco de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o agente de formação da escória é 5 - 10% da massa total do arame.

8. Arame aço inoxidável tendo um núcleo de fundente para sol- dagem da chapa de aço revestida com liga à base de zinco de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o agente de formação da escória também compreende pelo menos um componente selecionado do grupo consistindo em silicato de potássio, silicato de sódio, Na20, K20, Ca- CO3, BaC03, AIF3i NaF, K2ZrF6, LiF, FeO e Fe203-

9. Arame aço inoxidável tendo um núcleo de fundente para sol- dagem da chapa de aço revestida com liga à base de zinco de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada metálica externa e o núcleo compreendem no total em % em massa como uma porcentagem da massa total do arame: C: 0.013-0,023%, Si: 0,18-1,31% Mn: 0,68 - 2,58% Ni: 7,22 - 9,33%, e Cr: 26,04 - 29,66%; eem que o mencionado valor F é 34 a 47.