BRPI0907223B1

BRPI0907223B1 - processo para fabricação de um produto de aço revestido estampado a quente e produto de aço revestido estampado a quente

Info

Publication number: BRPI0907223B1
Application number: BRPI0907223A
Authority: BR
Inventors: Spehner Dominique; Drillet Pascal; Kefferstein Ronald
Original assignee: Arcelormittal France
Priority date: 2008-01-15
Filing date: 2009-01-12
Publication date: 2017-06-06
Also published as: KR101508861B1; MA32033B1; UA106201C2; US8066829B2; KR20130008657A; US20110006491A1; US8733142B2; BRPI0907223A2; WO2009090555A1; PL2242863T3; US20120064362A1; JP2017159364A; EP2242863B1; US8440323B2; CN104651590A; CA2713685C; US20110214475A1; EP2242863A1; RU2499847C2; MX2010007428A

Description

"PROCESSO PARA FABRICAÇÃO DE UM PRODUTO DE AÇO REVESTIDO ESTAMPADO A QUENTE E PRODUTO DE AÇO REVESTIDO ESTAMPADO A QUENTE" CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a métodos de fabricação de produtos estampados a quente preparados a partir de aços revestidos e a vários usos dos produtos da invenção, como em soldagem local, ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Em anos recentes, o uso de aços revestidos em processos de estampagem a quente para a moldagem de peças se tornou importante, especial mente na indústria automotiva. Fabricação dessas peças ou produtos pode incluir as seguintes etapas principais. - Revestimento de tiras ou chapas de aço - Aparamento ou corte para obtenção de pedaços de metal para serem estampados - Aquecimento dos pedaços de metal para serem estampados para formação de liga do substrato com o pré-revestimento, bem como austenitiza- ção do aço - Moldagem a quente seguida por resfriamento rápido da peça para obter predominantemente estruturas martensítícas.

[003] Isto é ilustrado, por exemplo, por U S 6 296 805, aqui incorporada por referência, [004] Graças a uma formação de liga do pré-revestimento com o substrato de aço, que tem o efeito de criar ligas intermetálicas com alta temperatura de fusão, os pedaços de metal para serem estampados tendo esse revestimento podem ser aquecidos em uma faixa de temperaturas na qual ocorre a austenitização do substrato metálico, permitindo endurecimento adicional por resfriamento rápido.

[005] Tratamentos térmicos dos pedaços de metal para serem estampados em vista da formação de liga intermetálica do revestimento e austenitização do substrato são mais frequentemente realizados em fornos. Os ciclos térmicos experimentados pelos pedaços de metal para serem estampados incluem primeiramente uma fase de aquecimento cuja taxa é uma função de parâmetros como ajustes de temperatura do forno, velocidade de transporte, espessura de pedaço de metal para ser estampado, processo de aquecimento, e refletividade do revestimento. Após esta fase de aquecimento, ciclos térmicos geralmente incluem uma fase de permanência, cuja temperatura é a regulação da temperatura do forno.

[006] Peças ou produtos obtidos após aquecimento, estampagem a quente e resfriamento rápido apresentam resistência mecânica muito alta e podem ser usados para aplicações estruturais, por exemplo, para aplicações na indústria automotiva. Estas peças devem ser frequentemente soldadas com outras e é necessária alta soldabilidade. Isto significa que: - a operação de soldagem deve ser realizável em uma larga faixa de operação para garantir que um desvio eventual dos parâmetros nominais de soldagem não tenha efeito na qualidade da solda. Para soldagem por resistência, que é muito comum na indústria automotiva uma faixa de operação de soldagem é definida pela combinação de parâmetros: intensidade de corrente de soldagem I e força F aplicadas às peças durante a soldagem estando entre as mais importantes. Uma combinação apropriada destes parâmetros ajuda a assegurar que não seja obtido diâmetro insuficiente do pedaço (causado por intensidade baixa demais ou força baixa demais) e que não ocorra expulsão de solda.

[007] A operação de soldagem deve também ser realizada de modo que alta resistência mecânica seja obtida na solda. Esta resistência mecânica pode ser avaliada por testes como testes de resistência à tração ou testes de tração cruzada.

[008] EP1380666 descreve também um processo que inclui estampagem a quente de folhas de aço revestidas com Al para a fabricação de componentes estruturais soldados. Mas a soldabii idade precisa ser adicionalmente melhorada.

[009] Permanece a necessidade de um processo que torne possível preparar peças ou produtos estampados que sejam muito adequados para solda de ponto, que sejam fáceis de pintar e que apresentem boa resistência à corrosão.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[010] Os inventores descobriram que certos aços revestidos em que uma tira ou chapa de aço base é pelo menos parcial mente revestida (algumas vezes denominados Mpré- revestidos»"' este prefixo indicando que uma transformação da natureza do pré-revestí mento ocorrerá durante tratamento térmico antes da estampagem ou conformação a quente) em pelo menos um lado com um revestimento de alumínio ou de liga de alumínio e em que o revestimento tem uma espessura definida, são convenientemente conformados em peças moldadas após aquecimento em condições particulares, e assim apresentam soldabii idade melhorada particular.

[011] Os inventores também descobriram que soldabii idade partícula rmente boa de peças aluminizadas e estampadas a quente é associada a uma sucessão especial de camadas de revestimento sobre as peças, aplicadas do substrato de aço para fora, e de uma fração controlada de porosidades nestas camadas.

[012] Os inventores também descobriram que esta disposição especial de camadas é associada a condições de aquecimento específicas.

OBJETIVOS DA INVENÇÃO

[013] É um objetivo da presente invenção prover novas peças estampadas a quente que são preparadas a partir deste aço pré-revestido.

[014] Ê outro objetivo da presente invenção prover novos artigos de fabricação, como um veículo motor, que contenha essas peças estampadas.

[015] É outro objetivo da presente invenção prover novos métodos de fabricação de peças estampadas que apresentam alta soldabilidade.

[016] Estes e outros objetivos se tornarão aparentes durante a seguinte descrição detalhada.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[017] A Figura 1 apresenta condições de temperatura de forno em função do tempo de residência total do forno para chapas com espessura total de 0,7-1,5 mm e de 1,5-3 mm que proporcionam revestimentos particularmente favoráveis para soldagem.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS

[018] A invenção é implementada com certas tiras de aço pré-revestidas, que compreendem uma tira de aço base e um pré-revestimento de alumínio ou de liga de alumínio em pelo menos uma parte de um lado da tira de aço base. Para muitas aplicações, a tira ou chapa de aço base pode compreender qualquer tipo de aço que pode ser revestido com alumínio ou com uma liga de alumínio. Entretanto, para certas aplicações, como uma parte estrutural de um automóvel, é preferível que a tira de aço base inclua um aço para prover resistência ultra-alta na peça, superior a 1000 MPa. Nesses casos, é particular mente preferível que a tira de aço base inclua um aço de boro.

[019] A tira pode derivar, em razão de seu processamento, de um laminador a quente, e possivelmente pode ser re-laminada a frio nova mente dependendo da espessura final desejada. Espessuras preferidas são de 0,7 a 3 mm. Tipicamente, a tira de aço base será armazenada e transportada na forma de uma bobina tanto antes como após a formação do revestimento.

[020] Um exemplo de um aço preferido para a tira de aço base é um que possua a seguinte composição em peso: 0,10% < carbono < 0,5% 0,5% < manganês < 3% 0,1% < silício < 1 % 0,01 % < cromo < 1 % níquel < 0,1% cobre < 0,1 % titânio < 0,2% alumínio < 0,1% fósforo <0,1 % enxofre < 0,05% 0,0005% < boro < 0,010%, o restante compreendendo, consistindo essencialmente de, ou consistindo em ferro e impurezas inerentes ao processamento. Uso desse aço provê uma resistência mecânica muito alta após tratamento térmico e o revestimento baseado em alumínio provê uma alta resistência à corrosão.

[021] Com particular preferência, a composição em peso do aço na tira de aço base é a seguinte: 0,15% < carbono < 0,25% 0,8% < manganês < 1,8% 0,1% < silício < 0,35% 0,01 % < cromo < 0,5% níquel < 0,1% cobre < 0,1 % titânio < 0,1% alumínio < 0,1% fósforo <0,1 % enxofre < 0,05% 0,002% < boro < 0,005%, o restante compreendendo, consistindo essencialmente de, ou consistindo em ferro e impurezas inerentes ao processamento.

[022] Um exemplo de aço comercialmente disponível preferido para uso na tira de aço base é 22MnB5.

[023] Cromo, manganês, boro e carbono podem ser adicionados em uma composição do aço de acordo com a invenção, para seu efeito no endurecimento. Além disso, carbono torna possível a obtenção de boas características mecânicas graças a seu efeito na dureza da martensita.

[024] Alumínio é introduzido na composição, para realizar a desoxidação no estado líquido e para proteger a eficácia do boro.

[025] Titânio, que deve estar presente em uma razão em relação a nitrogênio de mais de 3,42, é introduzido, por exemplo, para evitar a combinação do boro com o nitrogênio, o nitrogênio sendo combinado com o titânio.

[026] Os elementos de liga, Mn, Cr, B, tornam possível um endurecimento permitindo endurecimento nas ferramentas de estampagem ou o uso de fluidos de endurecimento brando que limitam a deformação das peças na ocasião do tratamento térmico. Além disso, a composição de acordo com a invenção é otimizada do ponto de vista de soldabilidade. Adições de Ni e Cu, até 0,1 %, podem também ser realizadas.

[027] O aço pode sofrer um tratamento para globularização de sulfetos realizada com cálcio, que tem o efeito de melhorar a resistência à fadiga da chapa.

[028] A tira de aço base é revestida (ou pré-revestida, este prefixo indicando que uma transformação da natureza do pré-revestimento ocorrerá durante tratamento térmico antes da estampagem) com alumínio ou uma liga de alumínio, preferivelmente por imersão a quente. Um banho metálico típico para um revestimento Al-Si geralmente contém em sua composição básica em peso, de 8% a 11 % de silício, de 2% a 4% de ferro, o restante sendo alumínio ou liga de alumínio, e impurezas inerentes ao processamento. Silício está presente para evitar a formação de uma grossa camada intermetálica de ferro metálico que reduz a aderência e a conformabilidade. Outros elementos de liga úteis com alumínio na invenção incluem ferro, e cálcio, entre 15 e 30 ppm em peso, incluindo combinações de dois ou mais dos mesmos com alumínio. Composição típica de revestimento Al-Si é Al- 9,3%Si-2,8%Fe. Revestimentos da invenção, no entanto, não se restringem a estas composições.

[029] Embora não ligados por uma teoria particular de operação, os inventores acreditam que vários dos benefícios da invenção estão primeiramente relacionados a uma faixa específica de espessura de pré-revestimento tp de 20 a 33 micrômetros. - Para uma espessura de pré-revestimento inferior a 20 micrômetros, a camada de liga que é formada durante o aquecimento da peça bruta tem uma rugosidade insuficiente. Assim, a adesão de pintura subsequente é baixa nesta superfície, e a resistência à corrosão é reduzida. - Se a espessura de pré-revestimento é superior a 33 micrômetros em um dado local em uma chapa, o risco é que a diferença de espessura entre este local e alguns outros locais onde o pré-revestimento é mais fino, se torne importante demais, e que a formação de liga durante o aquecimento da peça bruta se torne não uniforme.

[030] Os inventores também mostraram que o controle da espessura do pré-revestimento na faixa estreita apresentada acima contribui para formar revestimentos após formação de liga intermetálica (alliation) cuja espessura é também controlada em uma faixa precisa. Isto é também um fator para assegurar que a faixa de parâmetros de resistência de soldagem aplicados em peças após a formação de liga não seja sujeita à variabilidade.

[031] As chapas ou tiras de aço pré-revestidas são então cortadas em peças brutas, e submetidas a tratamentos térmicos em forno antes da estampagem a quente, para obter produtos ou peças. Os inventores descobriram que são alcançadas propriedades de soldagem muito boas se o revestimento obtido em peças ou produtos feitos a partir de peças brutas que sofreram formação de liga intermetálica, austenitização e estampagem a quente apresenta características especiais. Deve ser ressaltado que este revestimento é diferente do pré-revestimento inicial, já que o tratamento térmico causa uma reação de formação de liga com o substrato de aço que modifica tanto a natureza físico-química quanto a geometria do pré-revesti mento: em relação a isso, os inventores descobriram que soldabilidade particularmente boa de peças aluminizadas e estampadas a quente é associada com a seguinte sucessão de camadas de revestimento nas peças, realizadas do substrato de aço para fora - (a) camada de interdifusão, - (b) camada intermediária, - (c) camada intermetálica, - (d) camada superficial [032] Os inventores também descobriram que soldabilidade particularmente boa é obtida com uma quantidade limitada de porosidades nas camadas de revestimento, como será detalhado abaixo.

[033] Em uma modalidade preferida, as camadas são as seguintes: - (a) camada de interdifusão, preferivelmente com dureza média (por exemplo, HV50g entre 290 e 410, HV50g designando a dureza medida sob uma carga de 50 gramas). Em uma modalidade preferida esta camada tem a seguinte composição, em peso 86-95%Fe, 4-10%AI, 0-5%Si. - (b) camada intermediária (HV50g a cerca de 900 - 1000, por exemplo, +/-10%)).

[034] Em uma modalidade preferida esta camada tem a seguinte composição em peso: 39-47% Fe, 53-61 %AI, 0-2%Si - (c) camada intermetálica, com dureza HV50g a cerca de 580-650, por exemplo, +/- 10%) . Em uma modalidade preferida esta camada tem a se- guinte composição em peso 62-67%Fe, 30-34 %AI, 2-6%Si. - (d) camada superficial (HV50g a cerca de 900 - 1000, por exemplo, +/-10%)).

[035] Em uma modalidade preferida, esta camada tem a seguinte composição em peso 39-47% Fe, 53-61 %AI, 0-2%Si.

[036] Em uma modalidade preferida, a espessura total das camadas (a) a (d) é superior a 30 micrômetros.

[037] Em outra modalidade preferida, a espessura de camada (a) é inferior a 15 micrômetros.

[038] Os inventores descobriram que boa soldabilidade é especialmente obtida quando as camadas (c) e (d) são essencialmente contínuas; o caráter de continuidade essencial destas camadas é definido da seguinte maneira: as camadas podem ser totalmente contínuas. Mas elas podem ser fragmentadas em algumas áreas devido a partes de camadas provenientes de níveis inferior ou superior. De acordo com a invenção, esta fragmentação deve ser limitada, i.e camadas (c) e (d) devem ocupar pelo menos 90% de seu nível respectivo. Alta soldabilidade é obtida quando menos de 10% da camada (c) está presente na superfície extrema da peça. Sem estar ligado a teoria imagina-se que esta disposição particular de camadas, em particular camada (a) e camadas (c) e (d) influencia a resistividade do revestimento tanto por suas características intrínsecas quanto pelo efeito da rugosidade. Assim, fluxo de corrente, geração de calor nas superfícies e formação de junção fundida no estágio inicial de solda de ponto são afetados por este arranjo particular.

[039] Esta disposição de camadas favorável é obtida, por exemplo, quando chapas de aço pré-revestidas com alumínio ou liga de alumínio, com faixa de espessuras de, por exemplo, 0,7 a 3 mm, são aquecidas por 3 a 13 minutos (este tempo de residência inclui a fase de aquecimento e o tempo de manutenção) em um forno sem atmosfera especial aquecido a uma temperatura de 880 a 940°C. A invenção não requer um forno com atmosfera controlada. Outras condições que levam a essas disposições favoráveis de camadas são encontradas na Figura 1 e abaixo. Condições particularmente preferidas são: - para espessuras de 0,7-1,5mm - 930°C, de 3 minutos até 6 minutos; - 880°C, de 4 minutos 30 segundos até 13 minutos - para espessuras de 1,5 a 3 mm - 940°C, de 4 minutos até 8 minutos, - 900°C, de 6 minutos 30 segundos até 13 minutos.

[040] Para chapas com espessuras totais superiores ou iguais a 0,7mm, e inferiores a ou iguais a 1,5 mm, as condições preferidas de tratamento: (temperatura do forno, tempo de residência total no forno) são ilustradas na figura 1 por condições que ficam dentro dos limites do diagrama "ABCD ".

[041] Para chapas com espessuras totais superiores a 1,5 mm, e inferiores ou iguais a 3 mm, as condições de tratamento preferidas: (temperatura do forno, tempo de residência total no forno) são ilustradas na figura 1 pelo diagrama "EFGH".

[042] A taxa de aquecimento Vc fica compreendida entre 4 e 12°C/s para produção de uma disposição favorável de camada com liga. Vc, dependendo de ajustes particulares de forno, é definido como a taxa média de aquecimento entre 20 e 700°C experimentada pela peça bruta no forno preaquecido. Os inventores descobriram que o controle de Vc nesta faixa particular permite influenciar a natureza e a morfologia das camadas ligadas que são formadas. É aqui frisado que a taxa de aquecimento Vc é diferente da taxa de aquecimento média, que é a taxa de aquecimento entre temperatura ambiente e temperatura de manutenção do forno.

[043] Os inventores descobriram de maneira surpreendente que condições de aquecimento especiais são particularmente favoráveis para a formação das camadas ligadas, levando à formação de menos porosidades. Sem estar ligado a uma teoria da invenção, acredita-se que a formação das camadas ligadas preferidas ocorre em uma faixa de temperatura particular devido à cinética particular da formação de liga (alliation) nesta faixa: neste aspecto, foi descoberto que o controle da taxa de aquecimento na faixa de temperatura particular entre 500 e 700°C (designada aqui como Vc’) é especialmente importante e que o valor de Vc' tem de estar compreendido entre 1,5 e 6°C/s.

[044] Quando Vc' é inferior a 1,5°C/s, existe um risco de que a cinética de oxidação que resulta da interação de oxigênio da atmosfera do forno com a superfície do pré-revestimento, entre em competição com a cinética de formação de liga entre o substrato de aço e o pré-revestimento. Assim, a disposição desejada de camada com liga não é obtida. Além disso, taxa de aquecimento Vc lenta causa uma quantidade alta demais de porosidades no revestimento.

[045] Quando Vc' é superior a 6°C/s, a camada intermetálica (c) tem uma tendência a estar presente em mais de 10% na superfície extrema da peça, reduzindo, assim, a soldabilidade. Quando Vc fica compreendida entre 1,5 e 6°C/s, o caráter de continuidade essencial das camadas (c) e (d) é totalmente assegurado.

[046] Sem estar ligado a uma teoria, acredita-se que a formação de porosidade e sua influência na soldabilidade, pode ser explicada como a seguir: - Porosidades aparecem principalmente durante a interdifusão de pré-revestimento com o substrato de aço, devido à diferença dos fluxos de di- fusão. Isto implica em um fluxo de lacunas com a criação de defeitos de Kir-kendal. Esta manifestação de lacunas no formato de porosidades parece ser otimizada quando a taxa de aquecimento V'c está compreendida entre 1,5 e 6°C/s.

[047] Durante solda de ponto de produtos de soldagem, a corrente flui inicialmente ao redor das porosidades, que se desmoronam progressivamente devido à elevação de pressão e temperatura. Assim, a corrente flui através de um revestimento em que algumas propriedades podem alterar descontinuamente, o que, por sua vez, pode levar a centelhamento e espirramento aumentados durante a operação de soldagem.

[048] Soldabilidade de ponto aumentada é observada quando o revestimento que resulta da interdifusão contém na fração superficial, menos 10% de porosidades. Para uma dada área representativa do revestimento, esta fração é a superfície total ocupada pelas porosidades, com referência à área do revestimento.

[049] Soldabilidade especialmente boa é experimentada quando a camada superficial tem uma compactação controlada, o que significa que a camada superficial (d) contém menos de 20% de porosidades: esta fração é a superfície de porosidades na camada superficial (d), com referência à área desta camada superficial.

[050] Uma vantagem especial surge de pré-revestimentos cuja espessura está compreendida entre 20 e 33 micrômetros, já que esta faixa de espessuras produz disposição de camadas favorável, e já que a homogeneidade da espessura do pré-revestimento é associada a uma homogeneidade do revestimento formado após o tratamento de formação de liga intermetálica (alliation).

[051] Peças brutas aquecidas são, assim, transferidas do forno para uma matriz, estampadas a quente em uma prensa para obter uma peça ou produto, e resfriados a uma taxa Vr de mais de 30°C/s. A taxa de resfriamento Vr é definida aqui como a taxa média entre a saída da peça bruta aquecida do forno até 400°C. Nestas condições, austenita formada em alta temperatura se transforma principalmente em estruturas martensíticas ou martensíticas-bainíticas com alta resistência.

[052] Em uma modalidade preferida, o tempo decorrido entre a saída da rpeça bruta aquecida e a introdução da peça bruta aquecida na prensa de estampagem a quente não é superior a 10 segundos. De outra forma, pode ocorrer uma transformação parcial da austenita: se for desejada a obtenção de uma estrutura totalmente martensítica, o tempo de transferência entre a saída do forno e a estampagem deve ser inferior a 10s.

[053] O revestimento obtido tem, em particular, a função de proteger a chapa básica contra corrosão em várias condições. Na ocasião em que é realizado o tratamento térmico em uma peça acabada ou quando de um processo de moldagem a quente, o revestimento forma uma camada tendo uma resistência substancial à abrasão, desgaste, fadiga, choque, bem como uma boa resistência à corrosão e uma boa capacidade de pintura e adesão. O revestimento torna possível evitar diferentes operações de preparação de superfície, como para chapas de aço para tratamento térmico que não possuem nenhum revestimento.

[054] O tratamento térmico aplicado na ocasião de um processo de conformação a quente ou após conformação torna possível obter boas características mecânicas que podem exceder 1500 MPa para resistência mecânica e 1200 MPa para tensão de escoamento. As características mecânicas finais são ajustáveis e dependem em particular da fração de martensita da estrutura, do teor de carbono do aço e do tratamento térmico.

[055] A invenção também se refere ao uso de uma chapa de aço laminada a quente que pode, em seguida, ser laminada a frio e revestida, para peças estruturais e/ou anti-intrusão ou peças subestruturais para um veículo motor terrestre, como, por exemplo, uma barra de proteção, um reforço de porta, um suporte radial para roda etc.

[056] A presente invenção será agora descrita por meio de certas modalidades de exemplo que não pretendem ser restritivas.

EXEMPLOS

[057] i) - Condições de acordo com a invenção: em um exemplo de implementação, uma chapa de aço laminada a frio, com 1,2 mm de espessura, foi fabricada: ela contém em peso 0,23 % de carbono, 1,25% de manganês, 0,017% de fósforo, 0,002% de enxofre, 0,27% de silício, 0,062% de alumínio, 0,021 % de cobre, 0,019% de níquel, 0,208% de cromo, 0,005% de nitrogênio, 0,038% de titânio, 0,004% de boro, 0,003% de cálcio. A chapa foi pré-revestida com uma liga de base alumínio com composição de 9,3% de silício, 2,8% de ferro, o restante sendo alumínio e impurezas inevitáveis. A espessura de cada lado da chapa foi controlada para ficar na faixa de 20-33 micrômetros.

[058] As chapas foram depois cortadas em peças brutas que foram aquecidas a 920°C por 6 min, este tempo incluindo a fase de aquecimento e o tempo de manutenção. Taxa de aquecimento Vc entre 20 e 700°C foi de 10°C/s. A taxa de aquecimento Vc' entre 500 e 700°C foi de 5°C/s. Nenhum controle especial da atmosfera do forno foi realizado. As peças brutas aquecidas foram transferidas do forno para uma prensa em menos de 10s, estampadas a quente e submetidas a resfriamento rápido para obter estruturas totalmente martensíticas.

[059] As peças obtidas após estampagem a quente são cobertas por um revestimento com 40 micrômetros de espessura, que tem uma estrutura de quatro camadas. Partindo do substrato de aço, as camadas são as seguintes: - (a) camada de interdifusão ou camada intermetálica, 17 micrôme-tros de espessura. Esta camada é, ela própria composta de duas subcamadas. Dureza HV50g fica na faixa de 295 a 407, e a composição média é, em peso, 90%Fe, 7%AI, 3%Si, - (b) camada intermediária, 8 micrômetros de espessura. Esta camada tem uma dureza de 940HV50g e uma composição média, em peso, de 43%Fe, 57%AI, 1%Si, - (c) camada intermetálica, 8 micrômetros de espessura, apresentando uma dureza de 610HV50g, uma composição média, em peso, de 65%Fe, 31 %AI, 4%Si, - (d) camada superficial, 7 micrômetros de espessura, 950 HV50g, com uma composição média, em peso, de 45%Fe, 54%AI, 1%Si.

[060] As camadas (c) e (d) são quase-contínuas, isto é ocupam pelo menos 90% do nível correspondente à camada considerada. Em particular, a camada (c) não alcança a superfície extrema exceto muito excepcionalmente. De qualquer maneira, esta camada (c) ocupa menos de 10% da superfície extrema.

[061] Um pequeno número de porosidades foi observado no revestimento, sua fração em termos de superfície neste revestimento sendo inferior a 10%. A fração em termos de superfície de porosidades na camada superficial (d) é inferior a 20%. ii) Condições de referência: peças brutas com o mesmo material básico e pré- revestimento foram aquecidas em forno em diferentes condições. As peças brutas foram aquecidas a 950°C por 7 minutos, este tempo incluindo a fase de aquecimento. Taxa de aquecimento Vc foi de 11°C/s. Taxa de aquecimento Vc' entre 500 e 700°C foi de 7°C/s. Estas condições correspondem a um grau de formação de liga que é mais importante do que nas condições (i). - neste revestimento, a camada intermetálica (c) não é contínua e parece estar espalhada no revestimento. Cerca de 50% desta camada está presente na superfície extrema da peça. A camada de interdifusão, de 10 mi- crômetros de espessura em contato com o substrato de aço é mais fina do que no caso anterior. Além disso, as porosidades são muito mais numerosas do que na condição (i) já que sua fração em termos de superfície no revestimento excede 10%. Estas porosidades são especialmente mais numerosas na camada superficial (d) em que a fração em termos de superfície excede 20%.

[062] Solda de ponto por resistência foi realizada nas duas situações i) e ii) - (i): revestimento com camadas quase-contínuas (c) e (d), camada (c) ocupando menos de 10% da superfície extrema, e baixa fração, em termos de superfície, de porosidades - (ii): revestimento com camadas misturadas e descontínuas, camada (c) ocupando mais de 10% da superfície extrema, e maior fração de porosidades, em termos de superfície.

[063] Solda de ponto por resistência foi realizada superpondo duas peças e juntando-as nas seguintes condições: - Força de compressão (squeeze force) e força de soldagem: 4000 N - Tempo de compressão 50 períodos - Tempo de soldagem e tempo de manutenção: 18 períodos respectivamente.

Em cada condição, a faixa de intensidade adequada foi determinada para obtenção de: - Nenhum espirramento (sputter) durante a soldagem - tamanho de junção fundida (nugget) aceitável.

Testes de tração foram também realizados para avaliar a faixa de soldabilidade. - Para a condição i), a faixa de soldabilidade, expressa em termos de intensidade de corrente é de 1,4kA. Para a condição (ii) a faixa de soldabilidade é extremamente pequena. A fração maior de porosidades e a disposição de camadas são associadas a centelhamento e de revestimento.

[064] Assim, pode ser observado que o revestimento de acordo com a invenção, produz resultados muito mais satisfatórios.

[065] Embora a descrição acima seja clara com relação ao entendimento da invenção, os seguintes termos usados na seguinte lista de modalidades preferidas e reivindicações possuem os seguintes significados indicados para evitar qualquer confusão: pré-revestimento: - o material (Al ou liga de Al) revestido ou localizado sobre pelo menos uma porção da tira ou chapa , etc., de aço base para formar um compósito pré- revestimento/base, o compósito não tendo sido submetido a uma reação de alliation entre o material de revestimento Al ou liga de Al e o aço base. formação de liga intermetálica (alliation ou alloying) - uma reação entre o pré-revestimento e o aço base, para produzir pelo menos uma camada intermediária diferente na composição tanto do aço base como do pré-revestimento. A reação de formação de liga acontece durante o tratamento térmico que precede imediatamente a estampagem a quente. A reação de formação de liga a espessura total do pré-revestimento. Em uma modalidade altamente preferida, a reação de formação de liga forma as seguintes camadas: (a) interdifusão, (b) intermediária, (c) intermetálica, e (d) superficial como descrito acima; aço pré-revestido - o compósito pré-revestimento/base, não tendo sido submetido a uma reação de alliation entre o material de revestimento e o aço base; revestimento: - o pré-revestimento após ter sido submetido a uma reação de alliation entre o pré-revestimento e o aço base. Em uma modalidade altamente preferida, o revestimento compreende as camadas (a) interdifusão, (b) intermediária, (c) intermetálica, e (d) superficial descritas acima; aço ou produto revestido - o aço ou produto pré-revestido que tenha sido submetido a uma reação de alliation entre o pré-revestimento e o aço base. Em uma modalidade altamente preferida o aço revestido é uma tira ou chapa, etc., de aço base tendo sobre ela um revestimento da invenção compreendendo as camadas (a) interdifusão, (b) intermediária, (c) intermetálica, e (d) superficial descrita acima; peça bruta: - uma forma cortada de uma tira. peça bruta aquecida: - uma peça bruta para ser estampada a quente.

[066] A descrição da invenção acima provê uma maneira e processo de realizá-la e de usá-la de modo que qualquer versado na técnica seja capaz de realizá-la e usá-la, esta capacidade sendo provida em particular para a matéria das reivindicações anexas, que fazem parte da descrição original.

[067] Assim, a presente invenção provê, entre outras coisas, as seguintes modalidades preferidas: 1. Um processo para fabricação de um produto de aço revestido estampado a quente, compreendendo - pré-revestir uma tira ou chapa de aço com alumínio ou liga de alumínio, então - cortar a referida tira ou chapa de aço pré-revestida para obter uma peça bruta, então - aquecer a referida peça bruta de aço pré-revestido com alumínio ou liga de alumínio em um forno preaquecido a uma temperatura e durante um tempo definidos pelo diagrama ABCD da figura 1 se a espessura da referida chapa for maior ou igual a 0,7 mm e menor ou igual a 1,5 mm, e pelo diagrama EFGH da figura 1 se a espessura da referida chapa for maior do que 1,5 mm e menor ou igual a 3 mm, a uma taxa de aquecimento Vc entre 20 e 700°C compreendida entre 4 e 12°C/s, e a uma taxa de aquecimento Vc' entre 500 e 700°C compreendida entre 1,5 e 6°C/s, para obter uma peça bruta aquecida, então - transferir a referida peça bruta aquecida para uma matriz, então - estampar a quente a referida peça bruta aquecida na referida matriz, para assim obter um produto de aço estampado a quente, então - resfriar a referido produto de aço estampado a quente a uma taxa média Vr entre a saída do forno da referida peça bruta aquecida, até 400°C, de pelo menos 30°C/s. 2. Um processo de acordo com a modalidade 1 em que o pré-revestimento é realizado por imersão a quente da referida tira ou chapa de aço tendo um primeiro lado e um segundo lado, em um banho de alumínio ou de liga de alumínio, a espessura tP do referido pré-revestimento sendo de 20 a 33 micrômetros em qualquer local dos referidos primeiro e segundo lados da referida tira ou chapa. 3. Um processo de acordo com a modalidade 1 ou 2, em que o tempo decorrido entre a saída da referida peça bruta aquecida de dentro do forno e o início de referida estampagem não é superior a 10 segundos. 4. Um produto de aço revestido estampado que compreende; (a) uma tira de aço base tendo um primeiro lado e um segundo lado, e (b) um revestimento em pelo menos um lado entre os referidos primeiro lado da referida tira de aço base e segundo lado da referida tira de aço base, em que, (i) o referido revestimento resulta da interdifusão entre o referido aço base, e o pré-revestimento de alumínio ou de liga de alumínio, (ii) o referido revestimento compreende, do aço base para fora, - (a) camada de interdifusão - (b) camada intermediária - (c) camada intermetálica - (d) camada superficial (iii) o referido revestimento contém, em fração superficial, menos de 10% de porosidades. 5. Um produto de aço revestido estampado de acordo com a modalidade 4, em que a referida camada superficial (d) contém, em fração superficial, menos de 20% de porosidades. 6. Um produto de aço revestido estampado de acordo com as modalidades 4 ou 5, em que o referido revestimento tem uma espessura superior a 30 micrômetros. 7. Um produto de aço revestido estampado de acordo com quaisquer das modalidades 4 a 6, em que a referida camada (a) tem uma espessura inferior a 15 micrômetros. 8. Um produto de aço revestido estampado de acordo com quaisquer das modalidades 4 a 7, em que as referidas camadas (c) e (d) são quase-contínuas ocupando pelo menos 90% de seus respectivos níveis e em que menos de 10% da camada (c) está presente na superfície extrema do referido produto. 9. Um produto de aço revestido estampado de acordo com quaisquer das modalidades 4 a 8, em que a composição de aço da tira compreende os seguintes componentes em peso, com base no peso total: 0,15% < carbono < 0,5% 0,5% < manganês < 3% 0,1% < silício < 0,5% 0,01 % < cromo < 1 % níquel < 0,1% cobre < 0,1 % titânio < 0,2% alumínio < 0,1% fósforo <0,1 % enxofre < 0,05% 0,0005% < boro < 0,08%, e compreende adicionalmente ferro e impurezas inerentes ao processamento. 10. Um produto de aço revestido estampado de acordo com quaisquer das modalidades 4 a 8, em que a composição de aço da tira compreende os seguintes componentes em peso, com base no peso total: 0,20% < carbono < 0,5% 0,8% < manganês < 1,5% 0,1% < silício < 0,35% 0,01 % < cromo < 1 % níquel < 0,1% cobre < 0,1 % titânio < 0,1% alumínio < 0,1% fósforo < 0,05 % enxofre < 0,03% 0,0005% < boro < 0,01%, e compreende adicionalmente ferro e impurezas inerentes ao processamento. 11. Um produto de aço revestido estampado de acordo com quaisquer das modalidades 4 a 10, em que o pré-revestimento de alumínio ou liga de alumínio compreende de 8% a 11% de silício em peso, de 2% a 4% de ferro em peso, o restante sendo alumínio e impurezas inerentes ao processamento. 12. Um veículo motor para uso em terra incluindo o produto de aço revestido tratado termicamente de acordo com quaisquer das modalidades 4 a 11. 13. Um veículo motor para uso em terra incluindo o produto de aço revestido tratado termicamente produzido de acordo com quaisquer das modalidades 1 a 3.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. PROCESSO PARA FABRICAÇÃO DE UM PRODUTO DE AÇO REVESTIDO ESTAMPADO A QUENTE, caracterizado pelo fato de que compreende - pré-revestir uma tira ou chapa de aço com alumínio ou liga de alumínio por imersão a quente da referida tira ou chapa de aço tendo um primeiro lado e um segundo lado, em um banho de alumínio ou de liga de alumínio, a espessura tp do referido pré-revesti mento sendo de 20 a 33 mi-crômetros em qualquer local dos referidos primeiro e segundo lados da referida tira ou chapa, então - cortar a referida tira ou chapa de aço pré-revestida para obter uma peça bruta de aço pré-revestido, então - aquecer a referida peça bruta de aço pré-revestido com alumínio ou liga de alumínio em um forno pré-aquecido a uma temperatura e durante um tempo definidos pelo diagrama ABCD da figura 1 se a espessura da referida chapa for maior ou igual a 0,7 mm e menor ou igual a 1,5 mm, e pelo diagrama EFGH da figura 1 se a espessura da referida chapa for maior do que 1,5 mm e menor ou igual a 3 mm, a uma taxa de aquecimento Vc entre 20 e 700°C compreendida entre 4 e 12°C/s, e a uma taxa de aquecimento Vc‘ entre 500 e 700°C compreendida entre 1,5 e 6°C/s, para obter uma peça bruta aquecida, então - transferir a referida peça bruta aquecida para uma matriz, então - estampar a quente a referida peça bruta aquecida na referida matriz, para assim obter um produto de aço estampado a quente, e - resfriar o produto de aço estampado a quente a uma taxa média Vr a partir da saída da referida peça bruta aquecida do forno, até 400°C, de pelo menos 30°C/s.

2, PROCESSO de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tempo decorrido entre as saídas da referida peça bruta aquecida de dentro do forno e o início de referida estampagem não é superior a 10 segundos.

3. PRODUTO DE AÇO REVESTIDO ESTAMPADO A QUENTE, caracterizado pelo fato de que compreende: (a) uma tira de aço base tendo um primeiro lado e um segundo lado, e (b) um revestimento em pelo menos um lado entre os referidos primeiro lado da referida tira de aço base e segundo lado da referida tira de aço base, em que, (i) o referido revestimento resulta da interdifusão entre o referido aço base, e o pré-revestimento de alumínio ou de liga de alumínio, (ii) o referido revestimento compreende, do aço base para fora, - (a) camada de interdifusão - (b) camada intermediária - (c) camada intermetálica - (d) camada superficial (iii) o referido revestimento contém, em fração superficial, menos de 10% de porosidades, e em que as referidas camadas (c) e (d) são quase-contínuas ocupando pelo menos 90% de seus respectivos níveis e em que menos de 10% da camada (c) está presente na superfície extrema do referido produto.

4. PRODUTO DE AÇO REVESTIDO ESTAMPADO A QUENTE de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a referida camada superficial (d) contém, em fração superficial, menos de 20% de porosidades.

5. PRODUTO DE AÇO REVESTIDO ESTAMPADO A QUENTE de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que o referido revestimento tem uma espessura superior a 30 micrômetros.

6. PRODUTO DE AÇO REVESTIDO ESTAMPADO A QUENTE de acordo com quaisquer das reivindicações 3 a 5, caracterizado pelo fato de que a referida camada (a) tem uma espessura inferior a 15 micrômetros.

7. PRODUTO DE AÇO REVESTIDO ESTAMPADO A QUENTE de acordo com quaisquer das reivindicações 3 a 6, caracterizado pelo fato de que a composição de aço da tira compreende os seguintes componentes em peso, com base no peso total: 0,15% < carbono < 0,5% 0,5% < manganês < 3% 0,1% < silício < 0,5% 0,01 % < cromo < 1 % níquel < 0,1% cobre < 0,1 % titânio < 0,2% alumínio < 0,1% fósforo <0,1 % enxofre < 0,05% 0,0005% < boro < 0,08%, o restante sendo ferro e impurezas inerentes ao processamento.

8. PRODUTO DE AÇO REVESTIDO ESTAMPADO AQUENTE de acordo com quaisquer das reivindicações 3 a 6, caracterizado pelo fato de que a composição de aço da tira compreende os seguintes componentes em peso, com base no peso total: 0,20% < carbono < 0,5% 0,8% < manganês < 1,5% 0,1% < silício < 0,35% 0,01 % < cromo < 1 % níquel < 0,1% cobre < 0,1 % titânio < 0,1% alumínio < 0,1% fósforo < 0,05 % enxofre < 0,03% 0,0005% < boro < 0,01%, o restante sendo ferro e impurezas inerentes ao processamento.

9. PRODUTO DE AÇO REVESTIDO ESTAMPADO A QUENTE de acordo com quaisquer das reivindicações 3 a 8, caracterizado pelo fato de que o pré-revestimento de alumínio ou liga de alumínio compreende de 8% a 11% de silício em peso, de 2% a 4% de ferro em peso, o restante sendo alumínio e impurezas inerentes ao processamento.