BRPI0915898B1

BRPI0915898B1 - Coated aluminum steel sheet for quick heating pressure heating method, same production method and hot stemping method with quick heating using that steel plate

Info

Publication number: BRPI0915898B1
Application number: BRPI0915898-7A
Authority: BR
Inventors: Maki Jun; Abe Masayuki; Tsukano Yasushi; Kusumi Kazuhisa
Original assignee: Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation
Priority date: 2008-07-11
Filing date: 2009-07-13
Publication date: 2017-07-18
Also published as: JP4724780B2; KR101259258B1; EP2312005A1; CA2729942A1; KR20110018420A; CN102089451B; US8992704B2; EP2312005B1; WO2010005121A1; EP2312005A4; CN102089451A; BRPI0915898A2; CA2729942C; MX2011000056A; JPWO2010005121A1; US20110174418A1

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CHAPA DE AÇO REVESTIDA DE ALUMÍNIO PARA ESTAMPAGEM A QUENTE COM AQUECIMENTO RÁPIDO, MÉTODO DE PRODUÇÃO DA MESMA E MÉTODO DE ESTAMPAGEM A QUENTE COM AQUECIMENTO RÁPIDO USANDO ESSA CHAPA DE AÇO".

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção refere-se a uma chapa de aço revestida de alumínio para estampagem a quente com aquecimento rápido tendo uma resistência à corrosão e resistência à fratura retardada do revestimento e superior em produtividade, a um método de produção da mesma, e a um método de estampagem a quente com aquecimento rápido que use essa chapa de aço. ANTECEDENTES DA TÉCNICA

Nos últimos anos, em aplicações de uso automotivo (por exemplo, colunas de automóveis, vigas de impacto das portas, vigas de para-choques, etc.), chapas de aço que alcancem tanto uma alta resistência quanto uma alta capacidade de conformação se tornaram desejadas. Como aço para preencher essas necessidades, há o aço TRIP (plasticidade induzida por transformação) utilizando a transformação em martensita da austenita retida. Usando-se esse aço TRIP, tornou-se possível produzir tais peças automotivas a partir de chapas de aço de alta resistência tendo uma classe de resistência de 1000 MPa ou similar e superior em capacidade de conformação. Entretanto, garantir capacidade de conformação por uma maior resistência, por exemplo, aço com super rersistência de 1500 MPa ou maior, é difícil no momento.

Em vista dessa situação, a técnica que mais atrai a atenção recentemente como uma técnica que alcança tanto alta resistência quanto alta capacidade de conformação é estampagem a quente (também chamada de prensagem a quente, êmpera no molde, têmpera de prensagem, etc.). Essa estampagem a quente aquece uma chapa de aço até que ela atinja uma região austenita de 800°C ou maior, e então a conforma a quente para assim melhorar a capacidade de conformação da chapa de aço de alta resistência e a resfria após a conformação para temperá-la e obter as propriedades do material desejadas. A estampagem a quente é promissora como um método para conformar membros de resistência super alta, mas geralmente a chapa de aço é aquecida ao ar, então se forma óxido (carepa) na superfície da chapa de aço. Por esta razão, é necessária uma etapa de remoção da carepa, mas são necessárias contramedidas do ponto de vista da capacidade de descamação, da carga ambiental, etc.

Como técnica para melhorar isso, a técnica de usar chapa revestida de Al (alumínio) como chapa de aço para estampagem a quente de modo a suprimir a formação de carepa no momento do aquecimento foi proposta (por exemplo, vide as Literaturas da Patente PTLs 1 a 3). Além disso, no momento do aquecimento na estampagem a quente, o revestimento de Al se funde e flui (parte do revestimento se funde e se torna fluido), então a técnica de manter a chapa a uma temperatura abaixo do ponto de fusão do Al (alumínio) de modo a evitar a fluidez foi também descrito (vide a PTL 4). DOCUMENTOS DA TÉCNICA ANTERIOR Documentos da Patente PTL 1: Japanese Patent Publication (A) n° 9-202953 PTL 2: Japanese Patent Publication (A) n° 2003-181549 PTL 3: Japanese Patent Publication (A) n° 2003-49256 PTL 4: Japanese Patent Publication (A) n° 2003-27203 SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA TÉCNICO A tecnologia de estampagem a quente descrita nas PTLs 1 a 3 acima é predicada no aquecimento da chapa de aço com uma camada de revestimento de Al (alumínio) não ligada pela liga Al-Fe pelo aquecimento do forno etc. sob condições que dêem uma taxa de aumento gradativo de temperatura. Por exemplo, no caso de aquecimento do forno, geralmente o aumento médio de temperatura desde a temperatura ambiente até 900°C ou algo assim é 3 a 5°C/s, então 180 a 290 segundos foram necessários até aquecer. Por essa razão, a produtividade das peças capazes de serem conformadas por estampagem a quente é de cerca de 2 a 4 peças/minuto, isto é, a produtividade foi extremamente baixa. A PTL 4 é uma técnica de aquecimento de uma chapa de aço com uma camada de revestimento de Al não ligada pela liga de Al-Fe pela taxa relativamente rápida de cerca de 20°C/s. A tal taxa, é mostrado o problema da flui- dez do metal. Para resolver esse problema, é mostrado aquecer gradativamente a chapa de aço a uma temperatura abaixo do ponto de fusão para provocar a ligação durante aquele tempo (isto sendo chamado o fenômeno do revestimento e a chapa de aço reagirem e mudarem para um composto intermetálico) de modo a aumentar o ponto de fusão do revestimento. Entretanto, também nesse caso, por exemplo, com uma camada de revestimento com espessura de 30 pm, o aquecimento gradativo de 60 segundos é considerado necessário. Um tempo total de aquecimento de 100 segundos se torna necessário, Portanto, do ponto de vista de melhoria da produtividade, ainda há espaço para melhorias.

Para melhorar a produtividade da estampagem a quente, é eficaz aquecer rapidamente a chapa tal como por aquecimento ôhmico, aquecimento por indução, etc. Entretanto, se aquecer rapidamente, conforme também descrito na PTL 4, houve o problema de que ocorreu a fluidez e a espessura do revestimento se tornou irregular. A causa inerente da fluidez é a fusão do revestimento antes da ligação no processo de aquecimento. Isto é, se ligado, o ponto de fusão aumenta, então a fluidez não ocorre, mas se aumentar a temperatura rapidamente, a temperatura alcança o ponto de fusão do Al (660°C) ou mais antes da ligação e o revestimento de Al se funde. Chapas de aço revestidas com tal espessura de revestimento irregular se agregam ou aderem ao molde no momento da estampagem, então obstrui grandemente a produtividade. Isto é, superando-se o fenômeno de fluidez, torna-se possível alcançar uma produtividade melhorada. Há também a técnica de utilizar o aquecimento radiante para aquecimento rápido. Isto é, é também possível aquecer rapidamente aplicando-se raios de alta densidade de energia tais como a luz próxima do infravermelho na chapa de aço. Aquecimento elétrico é geralmente restritivo em termos da forma do esboço, enquanto o aquecimento radiante tem a vantagem de ser menos restritivo. A esse respeito, ao se usar aquecimeto radiante para aquecer rapidamente a chapa de aço revestida de Al, houve o problema de que a superfície se tomou uma superfície espelhada no momento da fusão do revestimento e a eficiência da absorção de calor caiu, por exemplo, em comparação com um material não revestido, a taxa de aumento de temperatura se tornou menor.

Além disso, usando-se tal chapa de aço de alta resistência, é necessário considerar a fratura retardada devida ao hidrogênio. A própria fratura retardada é um fator comum a todas as chapas de aço de alta resistência, mas quando se aplica chapa de aço revestida ao Al à estampagem a quente, o coeficiente de difusão extremamente pequeno do hidrogênio no Al e na liga Al-Fe se torna um problema. Isto é, pelo revestimento com Al, torna-se mais difícil para o hidrogênio no aço escapar. Isto geralmente se torna uma desvantagem do ponto de vista da fratura retardada. O hidrogênio é armazenado na chapa de aço no momento da produção de um revestimento de Al (tempo do recozi-mento de recristalização após a laminação a frio), no momento do aquecimento até a região austenita na estampagem a quente, e no momento da conversão química e do revestimento por deposição eletrolítica. Portanto, a chapa de aço revestida de Al pode experimentar a fratura retardada devido ao estresse local residual ou à transmissão do estresse. Conforme explicado acima, tais membros são usados como membros de resistência de automóveis. Mesmo pequenas fraturas preferivelmente não ocorrem. Usando-se um processo de aquecimento rápido, o armazenamento de hidrogênio no momento do aquecimento até a região austenita é suprimido como uma regra geral, mas quando também se produz revestimento de Al, o recozimento em uma atmosfera contendo hidrogênio é uma prática geral. Foi difícil remover esse hidrogênio residual.

Por esta razão, é sabido que é possível remover hidrogênio armazenado no momento da produção do revestimento de Al se, após produzir-se a chapa de aço revestida de Al, recozê-la a 600 a 700°C ou algo assim por um longo período de tempo.

Entretanto, se aquecer para o recozimento no estado de bobina, conbforme mostrado na figura 1(a), houve o problema de que depósitos em forma de pó formados na superfície da bobina no centro na direção da largura surgiu o fenômeno de faixas brancas formadas em torno deles, e a bobina não sendo capaz de ser usada.

Em resumo, em relação ao hidrogênio na chapa de aço que provoca a fratura retardada, há o hidrogênio armazenado no momento da produção da chapa de aço revestida com Al e o hidrogênio armazenado no momento do aquecimento da chapa de aço antes da estampagem a quente. Têm que ser tomadas medidas contra isso. Para aquecer a chapa antes da estampagem a quente, um aquecimento rápido suprime a armazenagem de hidrogênio, então é um meio eficaz.

Entretanto, o aquecimento rápido antes da estampagem a quente tem o problema, uma vez que a ligação Al-Fe é retardada, de que o revestimento de Al se funde parcialmente e flui. Resolver isso é um assunto importante não apenas do ponto de vista de armazenamento do hidrogênio, mas também do ponto de vista da impressionante melhoria da produtividade. Além disso, para remover o hidrogênio armazenado no momento da produção da chapa de aço revestida com Al, é eficaz recozer a chapa de aço revestida de Al a cerca de 600 a 700°C por um longo período de tempo após a produção, mas se recozê-la no estado de bobina, partes de qualidade anormal são formadas na superfície da chapa de aço. Do ponto de vista da produtividade e manuseio, o recozimento no estado de bobina é racional, então a eliminação de tais anormalidades na qualidade na superfície da chapa de aço está se tornando também um assunto importante.

SOLUÇÃO DO PROBLEMA

Os inventores se engajaram em pesquisas profundas para resolver os problemas acima e como resultado descobriram que no recozimento executado no estado de bobina após a produção da chapa de aço revestida de Al, se as condições de recozimento estiverem dentro de uma faixa específica, não surge nenhuma anormalidade na qualidade na superfície da chapa de aço e, além disso, a parte do revestimento de Al sera crescentemente ligada com a liga Al-Fe e, portanto completa a presente invenção. Devido a isso, eles confirmaram que mesmo aplicando-se aquecimento rápido antes da estampagem a quente, é possível evitar completamente a fluidez do revestimento e, além disso, remover o hidrogênio remanescente na chapa de aço e que provoca a fratura retardada. Simultaneamente, pela ligação Al-Fe, a superfície escurece e o aquecimento por aquecimento radiante tal como luz próxima da infravermelha também se torna possível. A presente invenção tem como sua essência o seguinte: (1) Um método de produção de chapa de aço revestida com alumínio para estampagem a quente com aquecimento rápido caracterizado pelo recozimento da chapa de aço revestida com alumínio tendo uma quantidade de depósito de revestimento de alumínio por lado de 30 a 100 g/m2 em um forno de recozimento em caixa no estado de bobina durante cujo recozimento por uma combinação de tempo de retenção e temperatura de recozimento em uma região interna incluindo os lados de um pentágono tendo cinco pontos de coordenadas (600°C, 5 horas), (600°C, 200 horas), (630°C, 1 hora), (750°C, 1 hora), e (750°C, 4 horas) como vértices em um plano XY tendo o tempo de retenção e a temperatura de recozimento como eixo dos X e eixo dos Y e com o eixo dos X expresso logaritmicamente. (2) Um método de produção de chapa de aço revestida de alumínio para estampagem a quente com aquecimento rápido conforme apresentado no item (1) caracterizado pelo fato de que os ingredientes da chapa de aço que formam o material base da mencionada chapa de aço revestida de alumínio contêm, em % em massa, C: 0,1 a 0,4%, Si: 0,01 a 0,6%, Mn: 0,5 a 3%, P: 0,005 a 0,05%, S: 0,002 a 0,02%, e Al: 0,005 a 0,1%, Além disso, Um ou mais entre Ti: 0,01 a 0,1%, B. 0,0001 a 0,01%, e Cr: 0,01 a 0,4%, e O saldo sendo Fe e as inevitáveis impurezas. (3) Um método de produção de chapa de aço revestida com alumínio para estampagem a quente com aquecimento rápido conforme apresentado nos itens (1) e (2) caracterizado pelo fato de que na mencionada chapa de aço revestida com alumínio, o revestimento de alumínio depositado na superfície contém Si de 3 a 15% em massa. (4) Uma chapa de aço revestida de alumínio para estampagem a quente com aquecimento rápido caracterizada por recozer a chapa de aço re- vestida de alumínio tendo uma quantidade de deposição de alumínio no revestimento por lado de 30 a 100 g/m2 em um forno de recozimento em caixa por uma combinação de tempo de retenção e temperatura de recozimento em uma região interna incluindo os lados de um pentágono tendo cinco pontos de coordenadas (600°C, 5 horas), (600°C, 200 horas), (630°C, 1 hora), (750°C, 1 hora), e (750°C, 4 horas) como vértices em um plano XY tendo o tempo de retenção e a temperatura de recozimento como seus sixo dos X e eixo dos Y e com o eixo dox X expresso logaritmicamente. (5) Uma chapa de aço revestida de alumínio para estampagem a quente com aquecimento rápido conforme apresentada no item (4) caracterizada pelo fato de que os ingredientes da chapa de aço que forma o material base da mencionada chapa de aço revestida de alumínio contém, em % em massa, C: 0,1 a 0,4%, Si: 0,01 a 0,6%, Mn: 0,5 a 3%, P: 0,005 a 0,05%, S: 0,002 a 0,02%, e Al: 0,005 a 0,1%, além disso, um ou mais entre Ti: 0,01 a 0,1%, B: 0,0001 a 0,01%, e Cr: 0,01 a 0,4%, e Um saldo de Fe e as inevitáveis impurezas. (6) Uma chapa de aço revestida de alumínio para estampagem a quente com aquecimento rápido conforme apresentada nos itens (4) e (5) caracterizada pelo fato de que o valor L* da superfície da mencionada chapa de aço revestida de alumínio é de 10 a 60. (7) Uma chapa de aço revestida de alumínio para estampagem a quente com aquecimento rápido conforme apresentada em qualquer um dos itenas (4) a (6) caracterizada pelo fato de que na mencionada chapa de aço revestida de alumínio o revestimento de alumínio depositado na superfície contém Si em 3 a 15% em massa. (8) Uma chapa de aço revestida de alumínio para estampagem a quente com aquecimento rápido conforme apresentada em qualquer um dos itens (4) a (7) caracterizada pelo fato de que na mencionada chapa de aço revestida de alumínio, na superfície da chapa de aço do material base, há uma camada de liga Al-Fe equivalente à concentração de Al de 40 a 70% em massa.

(9) Um método de estampagem a quente com aquecimento rápido caracterizado pelo corte de uma amostra de estampagem de uma chapa de aço revestida de alumínio conforme apresentada em qualquer um dos itens (4) a (8) de uma bobina, aquecer essa amostra em aquecimento antes da estampagem a quente a uma temperatura média com uma taxa de aumento de temperatura de 40°C/s ou mais e um tempo de exposição a um ambiente de 700°C ou mais de 20 segundos ou menos, e então procedendo-se a estampagem. EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO

De acordo com a presente invenção, em uma chapa de aço revestida de Al para estampagem a quente, ligando-se o Al e o Fe até a superfície, não apenas torna possível eliminar a ocorrência de fluidez mesmo aquecendo-se rapidamente a chapa de aço antes da estampagem a quente, mas também toma-se possível reduzir o risco de fratura retardada. Além disso, aplicando-se o aquecimento rápido, torna-se possível melhorar a produtividade da estampagem a quente.

Além disso, efeitos vantajosos adicionais são também observados No caso de aquecimento ôhmico, o aquecimento parcial foi também possível, mas foi difícil aquecer as partes em contato com os eletrodos. Quando se usou chapas de aço revestidas de alumínio não ligado convencionais, foi necessário cortar as porções aquecidas, mas de acordo com a presente invenção isto não é mais necessário. Além disso, ligando-se o Al e o Fe na parte de revestimento, a capacidade de soldagem por pontos é melhorada e não é mais necessário reciclar frequentemente os eletrodos de soldagem por pontos. Também para a resistência à corrosão do revestimento, em particular bolhas de revestimento se tornam mais difíceis de ocorrer. De acordo com a presente invenção, embora partes não aquecidas não sejam temperadas, essas partes podem ser usadas no estado.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A figura 1 mostra o estado da aparência de uma chapa de aço revestida de Al após o recozimento em caixa a 550°C no estado de bobina e o mecanismo para o mesmo. A figura 1(a) mostra exemplos típicos de anormalidades de superfície de chapa de aço revestida de Al que ocorrem após o recozimento em caixa através de uma fotografia. A figura 1(b) é uma vista conceituai para explicar o mecanismo de tais anormalidades de superfície. A figura 1(c) é uma vista conceituai para explicar a ligação ideal de uma camada de revestimento de Al obtida por recozimento. A figura 2 é uma microfotografia ótica mostrando um exemplo geral da estrutura da seção transversal após o aquecimento e ligação da chapa de aço revestida de Al. Na parte da superfície da chapa de aço revestida, são confirmadas a camada 1 até a camada 5. A figura 3 é uma vista explicativa mostrando um diagrama da fase binária de Fe-AI. A figura 4 é uma microfotografia ótica mostrando um exemplo da estrutura da seção transversal de uma camada de cobertura conforme a presente invenção.

A figura 5 é uma vista mostrando a faixa adequada das condições de recozimento do recozimento em caixa conforme a presente invenção. DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

Abaixo, modalidades preferidas da presente invenção serão explicadas em relação aos desenhos.

Resumo do Método de Estampagem a Quente Superior em Produtividade e Propriedade de Fratura Retardada Conforme a Presente Invenção Conforme explicado acima, a técnica descrita nas PTLs 1 a 3 acima foi um processo de baixa produtividade onde o aquecimento levou cerca de 200 segundos ou mais. Melhorando-se a produtividade da estampagem a quente pelo uso de aquecimento ôhmico etc. para aquecimento rápido, conforme descrito na PTL 4, houve também o problema de fluidez do revestimento fundido na superfície da chapa de aço. Aqui, será explicada a fluidez no méto- do de aquecimento usando eletricidade. Tanto o aquecimento a alta frequência quanto o aquecimento ôhmico são métodos de aquecimento que passam uma corrente através da chapa de aço de modo a utilizar o aquecimento com resistência da chapa de aço. Em relação a isso, passando-se uma corrente através da chapa de aço, será gerado um campo magnético e a corrente e o campo magnético interagirão resutando em força. Essa força resultará em movimento do metal fundido. Dependendo do método de aquecimento, a direção da corrente diferirá de várias formas, então não pode ser feita nenhuma afirmação generalizada. Algumas vezes a parte central da chapa de aço se tornará mais espessa e algumas vezes reciprocamente as extremidades da chapa de aço se tomarão mais espessas. Além disso, quando se arranjam as amostras verticalmente, a gravidade agirá e o revestimento na parte inferior da amostra se tornará mais espresso em alguns casos.

De acordo com estudos dos inventores, para evitar que o revestimento flua, é suficiente reduzir a quantidade de deposição de revestimento. Por exemplo, quando se usa chapa de aço revestida de Al com uma quantidade de deposição de revestimento de 30 g/m2 por lado e aquecendo-a até uma temperatura de 900 a 1200°C com uma taxa de aumento de temperatura de 50°C/s ou mais, o revestimento não fluirá e resultará uma superfície lisa, mas com uma quantidade de deposição de revestimento de 60 g/m2, são obtidos exemplos onde o revestimento flui. Por outro lado, evitando-se a fluidez do revestimento pela redução da quantidade de deposição de revestimento, uma resistência à corrosão do revestimento suficiente não pode ser garantida. Isto é, há uma permuta entre melhorar a produtividade e garantir a resistência à corrosão, então no passado não foi possível obter chapa de aço revestida com Al para estampagem a quente com aquecimento rápido fornecida tanto com resistência superior à corrosão quanto com produtividade superior.

Portanto, os inventores se engajaram em estudos intensivos para obter uma chapa de aço para estampagem a quente com aquecimento rápido fornecida tanto com resistência superior à corrosão quanto com produtividade superior e como resultado obtiveram a descoberta de que é eficaz ligar Al e Fe até a superfície. Além disso, para obter uma resistência superior à corrosão, uma certa quantidade ou mais de deposição se torna necessária.

Para ligar chapa de aço revestida de Al até a superfície, é necessário aquecimento. Até agora, se aquecer para estampagem a quente, ocorreu a ligação sem problemas. Foi esperado que aquecendo-se uma bobina de chapa de aço revestida com Al, a ligação seria alcançada. Entretanto, a ligação de uma bobina de chapa de aço revestida com Al por aquecimento foi acompanhada por muito mais dificuldades do que era de se esperar. Para aquecer para estampagem a quente, a bobina é cortada em amostra que é então aquecida em um forno. Alternadamente ela é aquecida usando-se ondas elétricas de alta frequência, etc. Qualquer que seja o método, uma amostra da chapa de aço é aquecida sozinha. Em oposição a isso, aquecendo-se no estado de bobina, o aço é aquecido no estado com diferentes camadas superpostas. Aquecendo-se nesse estado, surgiram os problemas a seguir. A figura 1 mostra esse fenômeno. A figura 1(a) mostra anormalidades de superfície formadas quando se tenta aquecer e ligar uma bobina de chapa de aço revestida com Al em um forno de recozimento em caixa em uma atmosfera de ar. A composição do revestimento nesse momento é Al - cerca de 10% em massa de Si. Essa composição tem um ponto de fusão de cerca de 600°C. Se aquecer até o ponto de fusão ou mais, camadas de revestimjento fundido são passíveis de se fundirem em conjunto, então a bobina foi retida à temperatura de recozimento de 550°C por cerca de 48 horas. Após isto, foi descarregada do forno de recozimento e a superfície foi examinada, onde houve partes normais 2 livres de anormalidades nas bordas externas da chapa de aço revestida de Al 1, mas uma faixa branca foi observada a 1/3 do caminho na direção da largura da chapa de aço. Foi descoberto que essa era uma parte 3 onde parte do revestimento de Al descascou. Além disso, uma parte 4 onde uma substância do tipo pó foi depositada foi observada na superfície na parte central da direção da largura da chapa de aço.

Esse fenômeno aparece quando do recozimento do aço em um forno de recozimento em caixa no estado de bobina. Mesmo sob as mesmas condições de recozimento, ele não aparece mesmo se aquecer a chapa de aço sozinha. É um fenômeno que aparece pelo aquecimento no estado de bobina, isto é, no estado com camadas de aço superpostas em contato próximo. Foi descoberto que a substância em forma de pó de deposição na parte 4 era AIN.

Por outro lado, a porção da qual o revestimento era descascado na arte descascada 3 é uma camada de revestimento de Al não ligado. Foi confirmado que AIN 14 foi formado na interface da camada de revestimento de Al 12 e da camada de liga Al-Fe 11 e que esse AIN14 suprimiu a ligação. A figura 1(b) mostra esse mecanismo. A chapa de aço revestida de Al é compreendida de um material base de uma chapa de aço 10 na qual a camada de liga Al-Fe 11 é finamente formada e sobre a qual uma camada de revestimento de Al 12 contendo Si 13 é fornecida (desenho na extremidade esquerda). Se recozer, na interface da camada de liga 11 e da camada de revestimento de alumínio 12, o AIN 14 começa a se formar (segundo desenho a partir da esquerda). Além disso, na interface da camada de liga 11, com a camada de revestimento 12, o AIN14 cresce (terceiro desenho a partir da esquerda). Se continuar a reter a chapa assim no recozimento, 0 AIN 14 cresce, a camada de revestimento se torna mais fina, e a camada descasca parcialmente (quarto desenho a partir da esquerda). Acredita-se que isso forme a parte descascada 3. Acredita-se que se o AIN 14 também cresce, o descascamento local da camada de revestimento de Al 13 progride e as partes brutas da camada de AIN 14 aparecem como formas em forma de pó (desenho na extremidade direita). Essa é a parte de deposição de pó 4.

Esse fenômeno é julgado como sendo causado pela reação do nitrogênio do ar e do Al da camada de revestimento e formando AIN. Nas partes das extremidades, o AIN se torna difícil de ser formado devido aos efeitos do oxigênio na atmosfera, mas no estado de bobina, não se acredita que a parte central na direção da largura seja muito afetada pelo oxigênio. Note que o N é derivado do nitrogênio na atmosfera, mas o AIN começa a ser formado a partir da interface do revestimento Al-Si e da camada de liga. Acredita-se que isso seja porque o nitrogênio passa através da camada de Al-Si e a camada de liga tem algum tipo de ação de catalização na formação de AIN.

No estado de bobina, o nitrogênio (N) na camada de revestimento de Al 13 não pode se difunfir na direção para fora, então quanto mais para o centro da chapa de aço na direção da largura, mais a camada de revestimento de Al se descasca. Idealmente, conforme mostrado na figura 1 (c), toda a camada de revestimento de Al 12 da chapa de aço 10 que forma o material base se torna uma camada de liga Al-Fe 11. Foi confirmado que as partes normais 2 nas bordas externas da chapa de aço da figura 1(a) eram partes suficientemente ligadas dessa maneira.

De acordo com essa descoberta, os inventores recozeram o aço em hidrogênio não contendo nitrogênio sob as mesmas condições de temperatura e tempo, mas foi confirmado que mesmo no hidrogênio, a ligação foi suprimida e o Al não ligado foi observado descascar. A causa não é clara na etapa atual, mas é possível que um composto de alumínio e hidrogênio seja produzido e iniba a ligação. Portanto, em qualquer atmosfera de ar, nitrogênio, ou hidrogênio, o recozimento no estado de bobina leva ao descascamento do revestimento ou deposição de pó na superfície da chapa de aço ou ambos e a ligação normal é impossível. Executando-se o recozimento da bobina aberta no ar, a ligação parecerá ser possível, mas equipamentos especializados se tornariam necessários e o processo se tornartia extremamente caro, então isto não é prático.

Na presente invenção, o ponto importante é a seleção das condições que permitam o recozimento sem provocar esse fenômeno. O fator chave é a temperatura de retenção no momento do recozimento. Os inventores descobriram que quando efetuam o recozimento a 550°C ou similar, o AIN é produzido, mas recozendo-se a 600°C, a produção de AIN pode ser suprimida. Por outro lado, essa região de temperatura é maior que o ponto de fusão do Al, então há a preocupação da fusão do Al fundido, mas a 750°C ou menos, não ocorre nenhuma fusão e uma camada de liga normal pode ser obtida. Nesse momento, o Al forma um produto de reação com o N ou com o Fe. A formação de AIN e a reação de ligação de Al e Fe competem, mas se for menor que 600°C o AIN é formado preferivelmente, enquanto se for 600°C ou mais, a reação de ligação de Al e Fe ocorre preferencialmente. O recozimento a nessa região de temperatura é importante também no sentido de desidrogenação. Se a temperatura for muito alta, o limite de so-lubilidade do hidrogênio no aço aumenta e o efeito de desidrogenação se torna pequeno, enquanto se a temperatura for muito baixa, o hidrogênio não se difundirá suficientemente fora do sistema. Recozendo-se a 600 a 700°C, o hidrogênio armazenado no processo de revestimento com Al é expelido e a quanti- dade de hidrogênio difusível que contribui para a fratura retardada se torna extremamente pequena. Aquecendo-se a uma temperatura de 600°C ou mais onde a camada de revestimento se funde, é considerado que a difusão do hidrogênio é promovida.

Com base nas descobertas acima, as condições recomendadas são o aquecimento e o recozimento a 600 a 750°C em uma atmosfera de ar. Ajustando-se a temperatura para 600°C ou mais, a formação de AIN é suprimida, então a atmosfera não tem necessariamente que ser o ar. Uma atmosfera de nitrogênio é também possível. Entretanto, mesmo a essa temperatura, o AIN pode se formar na superfície em certas quantidades, então uma atmosfera a ar é preferível. Mesmo em uma atmosfera de nitrogênio, o ponto de condensação é feito preferivelmente -10°C ou mais.

Configuração do Método de Estampagem a Quente Superior em Produtividade e Propriedade de Fratura Retardada Conforme a Presente Invenção (Sobre a Estrutura da Camada de Liga Geral do Material Revestido com Al) Em relação à figura 2, será explicada a estrutura de uma camada geral de liga obtida aquecendo-se uma chapa de aço revestida de Al. Note que a figura 2 é uma microfotografia ótica mostrando um exemplo geral da estrutura da seção transversal após o aquecimento e a ligação de uma chapa de aço revestida com Al. A camada de revestimento da chapa de aço revestida de Al antes da estampagem a quente é compreendida de, a partir da superfície, uma camada Al-Si e uma camada de liga Al-Fe-Si. Essa camada de revestimento é aquecida na etapa de estampagem a quente até 900°C oou algo assim enquanto o Al-Si e o Fe na chapa de aço se difundem entre si e a estrutura total muda para um composto Al-Fe. Nesse momento, uma fase contendo Si é também parcialmente formada no ncomposto Al-Fe.

Aqui, conforme mostrado na figura 2, a camada de liga Al-Fe após o aquecimento e a ligação da chapa de aço revestida com Al geralmente se toma frequentemente uma estrutura de cinco camadas. Essas cinco camadas são, na figura 2, expressas como as primeira à quinta camadas em ordem a partir da superfície da chapa de aço revestida. A concentração de Al na primeira camada é de cerca de 50% em massa, a concentração de Al na segunda camada é de cerca de 30% em massa, a concentração de Al na terceira camada é de cerca de 50% em massa, a concentração de Al na quarta camada é de 15 a 30% em massa, e a concentração de Al na quinta camada é de 1 a 15% em massa. O saldo é Fe e Si. Próximo da interface da quarta camada com a quinta camada, a formação de vãos é também observada algumas vezes. A resistência à corrosão dessa camada de liga é substancialmente dependente do teor de Al. Quanto maior o teor de Al, mais superior a resistência à corrosão. Portanto, a primeira camada e a terceira camada são as de maior resistência à corrosão. Note que a estrutura sob a quinta camada é o material de aço. Ela é uma estrutura temperada compreendida principalmente de martensita. A figura 3 mostra um diagrama da fase binária Al-Fe. Em relação a essa figura 3, pode ser considerado que a primeira camada e a terceira camada são compreendidas principalmente de Fe2Als e FeAI2 e que as quarta camada e quinta camada correpondem respectivamente a FeAI e aFe. Além disso, a segunda camada é uma camada maior conltendo Si que não pode ser explicada a partir do diagrama da fase binária Al-Fe. A composição detalhada não é clara. Os inventores supõem que compostos FeAI2 e Al-Fe-Si estão ali misturados finamente. (Sobre a Estrutura da Camada de Liga da Chapa de Aço Revestida Usada para o Método de Estampagem a Quente Superior em Produtividade e Propriedade de Fratura Retardada da Presente Invenção) A seguir sera explicada a estrutura da camada de liga de uma amostra obtida aquecendo-se uma chapa de aço revestida para estampagem a quente, ligada em um forno de recozimento em caixa cnforme a presente invenção, usando o método de aquecimento ôhmico de 50°C/s até 900°C, e então imediatamente recozendo-a nos moldes (doravante referida como "camada de cobertura").

Como estado após o aquecimento típico, o estado da camada de cobertura após o recozimento e quando aquecida a 30°C/s até 900°C está mostrado na figura 4. Conforme visto na figura 4, uma estrutura de cinco camadas não é mostrada. A parte da camada de liga Al-Fe tendo uma concentra- ção de Al de 40% em massa até 70% em massa ocupa pélo menos 60% da área da seção transversal. Acredita-se que seja porque o recozimento em caixa tem temperatura relativamente baixa e que a chapa é rapidamente aquecida apos isto, então a quantidade de difusão de Fe na camada de revestimento de Al é pequena.

Como resultado, um grande efeito de, melhoria da resistência à corrosão do revestimento sobre o passado é observada no caso de uma camada de liga convencional, isto é, uma estrutura de cinco camadas tal como na figura 2, a camada mais superficial é menor em potencial, então preferencialmente corrói facilmente. Nesse momento, a largura das bolhas do revestimento corresponde à quantidade de corrosão da camada mais superficial. Nesse momento, mesmo se a quantidade de corrosão for relativamente pequena, a corrosão ocorre em apenas uma camada mais superficial, então a área facilmente corroída facilmente torna-se maior. Isto é, as bolhas do revestimento ocorrem com relativa facilidade. Em oposição a isso, no caso da camada ligada atual, isto é, uma estrutura tal como a figura 4, uma estrutura de camada clara não é mostrada, então presume-se que a corrosão progride para a camada de liga como um todo. Nesse momento, presumindo-se a mesma quantidade de corrosão da estrutura de cinco camadas, quanto mais ela progride na direção da espessura da chapa, mais dificilmente ela progride na direção da superfície da chapa de aço (direção da largura e direção do comprimento). Portanto, as bolhas do revestimento se tornam menores.

Abaixo sera explicada em detalhes a configuração da chapa de aço revestida de Al usada para a produção da chapa de aço revestida acima mencionada para estampagem a quente.

Sobre a Chapa de Aço A estampagem a quente envolve prensagem por moldes e tempera simultaneamente, então a chapa de aço revestida com aquecimento rápido para estampagem a quente conforme a presente invenção tem que ter ingredientes que dêem uma têmpera fácil. Especificamente, como ingredientes do aço da chapa de aço, a chapa preferivelmente contém, em % em massa, C: 0,1 a 0,4%, Si: 0,01 a 0,6%, Mn: 0,5 a 3%, P: 0,005 a 0,05%, S: 0,002 a 0,02%, e Al: 0,005 a 0,1% e também contém um ou mais elementos entre Ti: 0,01 a 0,1%, Β: 0,0001 a 0,01%, e Cr: 001 a 0,4%.

Em relação à quantidade de C, do ponto de vista da melhoria da temperabilidade, 0,1% ou mais é preferível. Além disso, se a quantidade de C for muito grande, a queda na tenacidade da chapa de aço se torna notável, então 0,4% em massa ou menos é preferível.

Adicionando-se Si acima de 0,6%, a capacidade de revestimento cai, enquanto se a quantidade for feita menor que 0,01%, as propriedades de fadiga são inferiores, então isso não é preferível. O Mn é um elemento que contribui para a temperabilidade. A adião de 0,5% ou mais é eficaz, mas do ponto de vista de queda na tenacidade após a tempera, é preferível não exceder 3%. O Ti é um elemento que melhora a resistência ao calor após o revestimento com alumínio. A adição de 0,01% ou mais é eficaz, mas se adicionado excessivamente, o C e o N reagem e a resistência da chapa de aço acaba caindo, então é preferível não exceder 0,1%. O B é um elemento que contribui para a temperabilidade. A adição de 0,0001% ou mais é eficaz, mas há a preocupação quanto à fratura a quente, então é preferível não exceder 0,01%. O Cr é um elemento de reforço e é eficaz para melhorar a temperabilidade. Entretanto, se seu teor for menor que 0,01%, esses efeitos são difíceis de se obter. Mesmo se contido em mais de 0,4%, o efeito é saturado com o recozimento nessa região de temperatura. Portanto, 0,4% foi feito o limite superior. O P, se adicionado em excesso, provoca a fragilização da chapa de aço, então 0,05% ou menos é preferível. Entretanto, a remoção no processo de refino é difícil. Do ponto de vista econômico, é racional fazer o limite inferior da concentração 0,005%. O S se toma uma inclusão no aço como MnS. Se o MnS for grande, isso se torna um ponto de partida de fraturas e a ductilidade e a tenacidade são obstruídas, então 0,02% ou menos é preferível. Da mesma forma que o P, da perspectiva econômica do processo de refino, o limite inferior da concentração foi feito 0,005%. O Al é um elemento que inibe o revestimento, então 0,1% ou me- nos é preferível. Da mesma forma, que o P e o S, do ponto de vista econômico do processo de refino, a menor concentração foi feita 0,005%.

Além disso, a chapa de aço pode também incluir como ingredientes N, Mo, Nb, Ni, Cu, V, Sn, Sb, etc. Geralmente, em % em massa, os teores são N: 0,01% ou menos, Ni: 0,05% ou menos, e Cu: 0,05% ou menos.

Sobre o Revestimento de Al O método de revestir Al na chapa de aço conforme a presente invenção não é particularmente limitado. O método de revestimento por imersão a quente, o método de eletrodeposição, o método de deposição a vácuo, o método de recobrimento, etc. podem ser aplicados. Atualmente o mais prevalente industrialmente é o método de revestimento por imersão a quente. Como banho de revestimento, é usado um que comprende Al contendo 3% em massa a 15% em massa de Si. A impureza inevitável Fe etc. é misturado nesse. Como outros elementos aditivos, Mn, Cr, Mg, Ti, Zn, Sb, Sn, Cu, Ni, Co, In, Bi, Mis-chmetal, etc. podem ser mencionados. A adição de Zn e Mg é eficaz no sentido de tornar mais difícil a formação de ferrugem vermelha, mas uma adição excessiva desses elementos com suas altas pressões de vapor tem os problemas de produção de fumos de Zn e Mg, formação de substâncias em pó derivadas de Zn e Mg na superfície, etc. Portanto, a adição se Zn: 60% em massa ou mais ou Mg: 10% em massa ou mais não é preferível.

Além disso, na presente invenção, o tratamento antes do revestimento com Al e o tratamento após o revestimento não são particularmente limitados. Como tratamento antes do revestimento, um pré-revestimento com Ni, Cu, Cr, e Fe etc. pode também ser aplicado. Além disso, como tratamento após o revestimento, uma película de revestimento de pós tratamento designada para prevenção de ferrugem primária e deve ser dada lubrificação. Nesse momento, a película de revestimento é preferivelmente um não cromato. Além disso, uma vez que esse é aquecido após o revestimento, uma película de revestimento espesso à base de resina não pé desejável. Para melhorar a capacidade de lubrificação no momento da estampagem a quente, um tratamento incluindo ZnO é eficaz. Esse tipo de tratamento é também possível. A expessura da camada de liga Al-Fe é preferivelmente 10 a 45 μιτι. Se a espessura da camada de liga Al-Fe for 10 pm ou mais, após a etapa de aquecimento a estampagem a quente, uma resistência à corrosão suficiente do revestimento pode ser garantida. Quanto maior a espessura, mais superior é a ação na resistência à corrosão, mas por outro lado quanto maior a soma da espessura de toda a camada de revestimento de Al e a espessura da camada de liga Fe-AI, mais fácil se torna para a camada de cobertura formada pela etapa de aquecimento cair, então a espessura da camada de cobertura é preferivelmente 45pm ou menos. Note que quando a quantidade de deposição do revestimento de Al excede 100 g/m2 por lado, mesmo executando-se a ligação Al-Fe conforme explicado acima, não é possível evitar que a camada de revestimento descasque e grude nos moldes no momento da estampagem e defeitos de prensagem se formam no produto estampado, então é necessário evitar isso.

Além disso, como o matiz da superfície, é medido o valor L* definido na JIS- Z8729. O valor L* é preferivelmente 10 a 60. Isto é porque devido à ligação até a superfície, o brilho cai. Se o brilho cai, a superfície escurecida será particularmente adequada para aquecimento radiante e o aquecimento poró-ximoi do infravermelho pode ser usado para se obter uma taxa de aumento da temperatura de 50°C/s ou mais. Um valor L* acima de 60 significa que Al não ligado permanence na superfície e não é preferível uma vez que a taxa de aquecimento no aquecimento radiante cairia. O L* não deve se tornar 10 ou menos, não importa quais as condições de ligação, então 10 foi feito o valor limite inferior. Método de Produção de Chapa de Aço Revestida para Estampagem a Quente Usada na Presente Invenção A chapa de aço revestida para estampagem a quente conforme a presente invenção é produzida ligando-se a chapa de aço revestida de Al compreendida do aço dos ingredientes de aço mencionados acima revestida com Al até uma quantidade de deposição de 30 a 100 g/m2. Devido a esse tratamento de ligação, a camada de revestimento de Al se liga com o Fe no material base para se tornar uma camada de liga Al-Fe.

Além disso, o tratamento de ligação acima é para ligar a camada de revestimento de Al após o revestimento de Al. O método de recozer a bobina em um forno de caixa após o revestimento com Al (recozimento em caixa) é preferível. Quando se executa o tratamento de ligação, é possível ajustar-se as condições de recozimento, isto é, a taxa de aumento da temperatura, o pico máximo de temperatura da chapa. A taxa de resfriamento, e outras condições tais de modo a controlar a espessura da camada de revestimento de alumínio.

Como condições nesse momento, o recozimento com uma combinação de um tempo de retenção e de uma temperatura de recozimento em uma região interna incluindo os lados de um pentágono tendo cinco pontos de coordenadas (600°C, 5 horas), (600°C, 200 horas), (630°C, 1 hora), (750°C, 1 hora), e (750°C, 4 horas) como vértices quando se faz o tempo de retenção e a temperatura de recozimento o eixos dos X e o eixo dos Y e expressando-se o eixo dos X logaritmicamente. As condições estão mostradas na figura 5.

As razões para esses ajustes são conforme explicado a seguir: Inicialmente, o limite inferior de temperatura de 600°C é uma condição essencial para ligação de uma chapa revsetida de Al sem formação de AIN conforme explicado acima. Quando se faz o recozimento de um revestimento de Al, o Al no revestimento pode reagir com o Fe na chapa de aço e com o N do ar. Essas são reações concorrentes. A uma temperatura menor que 600°C, a formação de AIN se torna predominante e como resultado a reação entre Al e Fe é suprimida. Entretanto, a 600°C ou mais, a reação Al-Fe se torna predominante e a formação de AIN é suprimida. Isto pode ser interpretado como sendo devido às diferentes dependências de temperatura dessas reações.

Além disso, o limite superior de temepratura é 750°C. Isto é necessário para suprimir a fusão do Al quando se recoze um aço em bobina. Isto é, se partes do Al fundido a uma alta temperatura de mais de 750°C entrarem em contato, elas acabam se ligando facilmente, e a bobina se tornará difícil de desenrolar. Fazendo-se a temperatura de recozimento 750°C ou menos, é possível suprimir a fusão e obter uma bobina ligada. Além disso, para diminuir o hidrogênio no aço durante esse recozimento em caixa, a temperatura tem que ser feita 750°C ou menos. A seguir, em relação ao tempo, 1 hora é o limite inferior. Isto é porque no recozimento em caixa, com um tempo de retenção de 1 hora ou menos, não é possível um recozimento estável. A linha que conecta (600°C, 5 horas) e (630°C, 1 hora) correspon- de substancialmente às condições para ligação até a superfície. A linha que conecta (600°C, 200 horas) e (750°C, 4 horas) corresponde substancialmente à linha que dá uma boa resistência à corrosão.

Quanto mais para o lado de topo à direita da figura 5, maior a temperatura e mais longo o tempo de retenção e maior a ligação. Como medida da ligação, se não se ligar até a superfície, a taxa de aumento de temperatura no aquecimento radiante cai e, além disso, ocorre fluidez pelo aquecimento ôhmi-co, etc. Além disso, se houver super-recozimento, a concentração de Al na superfície cai e a resistência à corrosão do revestikmento tende a cair. Para garantir uma resistência à corrosão do revestimento igual àquela do atual material resistente à corrosão GA (chapa de aço galvannealed por imersão a quente), o aço é preferivelmente recozido no lado esquerdo a partir da linha que conecta (600°C, 200 horas) e (750°C, 4 horas) (lado de baixa temperatura e tempo curto).

Note que as condições do recozimento em caixa têm também um efeito na quantidade de deposição de revestimento. Se a quantidade de deposição do revestimento for pequena, a ligação até a superfície é possível esmo a baixa temperatura, mas se a quantidade de deposição for grande, uma alta temperatura ou um longo tempo se tornam necessários como condição.

Sobre o Método de Estampagem a Quente Note que a chapa de aço revestida de Al obtida da forma acima é preferivelmente aquecida rapidamente na etapa de estampagem a quente a uma taxa média de aumento de temperatura de 40°C/s ou mais. A taxa média de aumento de temperatura no caso de aquecimento convencional em um forno elétrico e de 4 a 5°C/s. A presente invenção fornece um método de estampagem a quente superior em produtividade e na propriedade de fratura retardada. Ajustando-se a taxa média de aumento da temperatura em 40°C/s ou mais, o tempo até a temperatgura aumentar pode ser reduzido para 20 segundos ou menos ou um quinto ou menos do tempo convencional. Em adição, ajustando-se um tempo a 700°C ou mais extremamente curto, é possível suprimir a armazenagem de hidrogênio na chapa de aço durante aquele tempo. O sistema de aquecimento nmaquele momento não é particularmente limitado. No caso de se usar aquecimento radiante, o aquecimento rápido é possível aumentando-se rapidamente a temperatura em um forno de alta temperatura de 1300°C ou similar, e então movendo-se a amostra até um forno de 900°C ou algo assim. A liga de ingredientes na superfície se torna alto em emissividade, então usando-se um sistema de aquecimento do tipo próximo do infravermelho, é possível uma taxa de aumento de temperatura de 50°C/s ou similar.

Além disso, devido à maior taxa de aumento de temperatura de 70°C/s a 100°C/s, é mais preferível o aquecimento ôhmico, o aquecimento por indução de alta frequência, ou outro sistema de aquecimento que use eletricidade. O limite superior da taxa de aumento da temperatura não é particularmente definido, mas quando se usa os acima mencionados aquecimento ôhmico, o aquecimento por indução de alta frequência, ou outro método de aquecimento, em termos do desempenho do sistema, 300°C/s ou algo assim se torna o limite superior.

Ajustar-se o tempo de exposição a 700°C ou mais em 20 segundos ou menos é importante para minimizar a armazenagem de hidrogênio no momento do aquecimento até a região auistenita na estampagem a quente. É preferível encurtar o tempo tanto quanto possível de modo a evitar que o xigênio removido pelo recozimento em caixa seja novamente retomado. Aqui, o tempo a 700°C ou mais é definido uma vez que nos ingredientes do aço para estampagem a quente, substancialmente essa temperatura corresponde ao ponto de transformação Ac1 e o hidrogênio é armazenado ativamente na região austeni-ta.

Além disso, na etapa de aquecimento, o pico máximo de temperatura da chapa é preferivelmente feito 850°C ou mais. O pico máximo de temperatura da chapa é feito essa temperatura para aquecer a chapa de aço até a região austenita. A chapa de aço estampada a quente é então soldada, tratada por conversão química, e revestida por eletrodeposição para se obter o produto final. Geralmente é usada eletrodeposição catiônica. A espessura da película é de 1 a 30 μιτι ou algo assim. Após o revestimento por eletrodeposição, algumas vezes é dado um revestimento médio, um revestimento superior, etc.

Exemplo 1 Abaixo serão usados exemplos para explicar mais especificamente a presente invenção.

Uma chapa de aço laminada a frio com os ingredientes de aço mostrados na tabela 1 após as etapas usuais de laminação a quente e lamina-ção a frio (espessura da chapa: 1,2 mm) foi usada como material para revestimento com Al por imersão a quente. O revestimento de Al por imersão a quente foi executado usando-se um forno do tipo de redução não oxidante, ajustando-se a quantidade de deposição de revestimento após o revestimento pelo método de limpeza com gás para 20 a 100 g/m2 por lado, e então resfriando. A composição do banho de revestimento nesse momento foi AI-9%Si-2%Fe. O Fe no banho foi o Fe inevitável fornecido pelo equipamento de revestimento no banho ou na tira. A aparência do revestimento foi boa sem partes não revestidas, etc. A seguir, essa chapa de aço foi recozida por recozimento em caixa no estado de bobina. As condições do revestimento em caixa foram atmosfera a ar, 540 a 780°C, e 1 a 100 horas. Após o recozimento, amostras (partes da chapa de aço cortadas no tamanho necessário a partir da chapa de aço bobi-nada para uso em estampagem) foram cortadas da chapa de aço bobinada revestida de alumínio e usadas como amostras.

As amostras assim preparadas foram avaliadas quanto às suas propriedades. Como condições de aquecimento correspondentes à estampagem a quente, corpos de prova com tamanho de 200x200 mm foram aquecidas no ar até 900°C ou mais, resfriados ao ar até cerca de 700°C de temperatura, então prensados entre moldes de 50 mm de espessura e resfriados rapidamente. A taxa de resfriamento entre os moldes nesse momento foi de cerca de 150°C/s. Note que como método de aquecimento par aver os efeitos da taxa de aquecimento, foram usados os três métodos de aquecimento ôhmico, aquecimento próximo do infravermelho e aquecimento de alta frequência. A taxa de aumento da temperatura nesse momento foi, com aquecimento ôhmico, cerca de 60°C/s, com aquecimento próximo do infravermelho, cerca de 45°C/s, e com aquecimento radiante em forno elétrico, cerca de 5°C/sec.

Tabela 1. Ingredientes do aço do material de teste (% em massa) C |Si |Mn |P |S [Al |N [Ti |Cr |B 0,22 |0,21 [1,22 [0,02 [(3,004 |p,027 |0,003 |0,02 [0,12 |0,0034 Essas amostras foram avaliadas quanto à resistência à corrosão do revestimento. Além disso, as amostras da chapa de aço aquecidas foram medidas quanto a mudanças na espessura da chapa antes e depois do aquecimento de modo a avaliar a falta de uniformidade da espessura do revestimento devido à fluidez. A resistência à corrosão do revestimento foi avaliada pelo método a seguir. Primeiramente as amostras foram tratadas por conversão química pela solução de conversão química PB-SX35T produzida pela Japan Parkerizing, e então foram revestidas com um revestimento de eletrodeposição catiônica Po-wernic 110 produzido pela Nippon Paint até cerca de 20 μιτι de espessura. Após isto, foi usado um cortador para formar cortes em cruz nas películas de revestimento, um teste de corrosão complexo definido pela Japan Society of Automotivo Engineers (JASO M610-92) foi executado por 180 ciclos (60 dias), e as larguras das bolhas a partir dos cortes em cruz (largura máxima das bolhas em um lado) foram medidas. Nesse momento, a largura da bolha de GA (quantidade de deposição de um lado de 45 g/m2) foi de 5 mm. Portanto, se a largura da bolha for de 5 mm ou menos, foi considerado que a resistência à corrosão do revestimento foi boa. A coluna da resistência à corrosão do revestimento da tabela 2 descreve essa largura de bolha. Na tabela 2, as peças onde é descrito sofreram fluidez e o revestimento se tornou local, então a resistência à corrosão não pode ser avaliada. A propriedade de fratura retardada foi avaliada pelo método a seguir. As amostras foram temperadas, e então perfuradas por furos de 10 mm de diâmetro à temperatura comum por uma prensa hidráulica. O vão nesse momento foi ajustado em 10%. As amostras foram deixadas ficar por 7 dias após a perfuração, e então foram observadas sob um microscópio eletrônico para verificar a existêncnia de quaisquer fraturas nas peças perfuradas. As amostras que fraturaram foram avaliadas como "pobres", enquanto amostras que não fraturaram foram avaliadas como "boas".

Em relação à ligação, amostras ligadas até a superfície foram avaliadas como "boas" enquanto amostras que não foram ligadas (ainda não ligadas) foram avaliadas como "pobres". Amostras que foram parcialmente ligadas, mas para as quais o descascamento ou depósitos de pó foram parcialmente observados foram indicadas como "pobres (parcialmente)". Além disso, amostras que foram ligadas, mas que terminaram fundindo e não puderam ser abertas do estado de bobina foram descritas como "boas (fusão)". A tabela 2 resume as condições de aquecimento, a estrutura e o resultado da avaliação das propriedades.

Se a quantidade de deposição for muito baixa, não ocorrerá flui-dez, mas uma resistência à corrosão suficiente do revestimento não pode ser obtida (n° 1). Se as condições do revestimento em caixa não permitirem a ligação até a superfície (nos 17 e 26), a superfície se torna alta em valor L* e o Al permanece. Nesse momento, ocorreu a fluidez, a espesdsura da chapa se tornou localmente mais espessa em 0,2 mm ou algo assim, e a resistência à corrosão não pode ser avaliada. Além disso, se a temperatura no recozimento em caixa for muito alta, a bobina acaba fundindo ( nos 14 e 34). Por outro lado, se a temperatura for muito baixa, o AIN foi formado ou descascado do revestimento na superfície ou foi observada a deposição de material em pó (nos 6, 7, 8, 9, 10, e 32). Sob condições de tempo de retenção muito longo (nos 15, 16 e 30), com recozimento em caixa, a ligação progrediu demais e foi observada uma queda na resistência à corrosão do revestimento. Os nos 18 a 20 são casos de aumento do tempo de retenção a uma alta temperatura. Se o tempo de exposição a 700°C ou mais for feito 20 segundos ou mais, acredita-se que ocorreu armazenamento de hidrogênio durante esse intervalo e a fratura retardada foi observada na peça perfurada. Além disso, no caso de não aplicação do recozimento em caixa (n° 21), ocorreu fluidez e ocorreu a fratura retardada. Por outro lado, no nível de aquecimento sob condições proporcinais à quantidade de depopsição, a ligação prosseguiu até a superfície, a resistência à corrosão do revestimento foi boa, e não pode ser observada nbenhuma mudança na espessura da chapa.

Exemplo 2 Chapas de aço laminadas a frio (espessura da chapa: 1,2 mm) tendo os vários ingredientes mostrados na tabela 3 foram revestidas com alumínio por imersão a quente pelo memso procedimento que no exemplo 1. A quantidade de deposição do revestimento foi feita 60 g/m2 por lado. Essas chapas de aço revestidas de alumínio foram aquecidas usando-se recozimento em caixa a 620°C por 6 horas. A seguir, foi usado aquecimento ôhmico para aquecer as chapas de aço a uma taxa média de aumento de temperatura de 60°C/s até um pico de temperatura de 900°C, então as chapas de aço foram temperadas nos moldes. A dureza após a têmpera (dureza Vicker’s, carga de 10 kg) foi medida. Os resultados também estão mostrados na tabela 3. Se o aço contém baixo C, a durezxa após a têmpera cai, então descobriu-se que uma quantidade de C de 0,10% em massa ou mais é preferível. Note que nesse momento não ocorreu nenhuma fluidez em qualquer um dos corpos de prova. Tabela 3. Ingredientes do Aço dos Materiais de Teste (% em massa) Exemplo 3 Usando-se uma chapa de aço laminada a frio tendo os ingredientes de aço da tabela 1 (espessura da chapa: 1,6 mm), o mesmo método do exemplo 1 foi usado para revestir Al a 80 g/m2 por lado. Após isto, uma solução de partículas de ZnO em suspensão (NanoTek Slurry produzida por C.l. Kasei) à qual foi adicionada uma resina acrílica solúvel em água em uma quantidade à razão de 20% em peso em relação ao ZnO foi revestida para dar Zn de 1 g/m2, então a chapa foi secada a 80°C. Esse material foi recozi-do sob condições de recozimento em caixa de 630°C e 7 horas de retenção para provocar a ligação até a superfície. O valor L* nesse momento foi 52.

Essa amostra foi aquecida pelo método de aquecimento ôhmico para aumentar a temperatura até 900°C, e então resfriada rapidamente nos moldes sem qualquer tempo de retenção. A taxa média de aumento de temperatura nesse momento foi de 60°C/s. O material assim produzido foi avaliado quanto à resistência à corrosão do revestimento por um método similar ao do exemplo 1, onde a largura das bolhas foi de 1 mm. Condições substancialmente as mesmas que essas foram encontradas no n° 4 da tabela 2, mas mesmo comparado com esse, foi apresentada uma resistência à corrosão extremamente superior. Daí, acredita-se que aplicar um tratamento incluindo ZnO à superfície revestida de Al pode também melhorar a resistência à corrosão do revestimento.

Exemplo 4 Da bobina ligada sob as condições do n° 11 da tabela 2, foi cir- tada uma amostra de 200x500 mm, esta foi aquecida elo método de aquecimento ôhmico enquanto se fixavam eletrodos nas duas extremidades na direção longitudinal. As condições nesse momento foram as mesmas que as do n° 11 da tabela 2. As porções dessa amostra que estão em contato com os eletrodos foram cortadas e medidas quanto à dureza da seção transversal, onde descobriu-se que a dureza foi Hv220, isto é, sem têmpera. A resistência à corrosão do revestimento dessas porções foi avaliada élo método mostrado no exemplo 1, onde a largura das bolhas foi extremamente boa de 2 mm. Também quanto à capacidade de soldagem por pontos, 500 pontos de uma vez foram soldados por eletrodos de cobre-cromo DR (tamanho da ponta 6 mm), uma força de prensagem de 400 kgf, e uma corrente de 7 kA. As mudaças no tamanho da pepita foram confirmadas pelo exame da seção transversal. O número de soldagens até o tamanho da pepita se tornar 4,4 mm ou menos foi avaliado, e foi dewscoberto ser 5000 ou mais. A seguir, o n° 21 da tabela 2, isto é, chapa de aço revestida de alumínio não recozida, foi aquecida sob condições similares por aquecimento ôhmico e as porções em contato com os eletrodos foram avaliadas quanto à resistência à corrosão e à capacidade de soldagem por pontos. Como resultado, a largura das bolhas foi de 21 mm e o número de soldagens foi de 1000 ou menos.

Desses resultados, foi confirmado que as propriedades das porções contatadas pelos eletrodos no momento do aquecimento rápido foram grandemente melhoradas pela ligação.

Acima, foram explicadas configurações preferidas da presente invenção em relação aos desenhos anexos, mas é desnecessário dizer que a presente invenção não é limitada a essas configurações. Qualquer pessoa perita na técnica pode claramente conceber várias modificações ou revisões dentro do escopo descrito nas reivindicações. Essas também são naturalmente consideradas como caindo dentro do escopo técnico da presente invenção.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL A presente invenção, conforme explicado acima, resolve o pro- blema da fusão do Al (problema de fluidez) devido à ligação insuficiente Al-Fe, que foi um problema no passado na aplicação de estampagem a quente a chapas de aço revestidas de AI, e as anormalidades na superfície da chapa de aço que surgem no momento do recozimento no estado de bobina. Além disso, em relação ao problema de fratura retardada devido ao hidrogênio residual, que foi um problema na aplicação de estampagem a quente à chapa de aço revestida de Al, bem como a presente invenção tem o efeito da eliminação do hidrogênio armazenado, então esse problema é também resolvido.

Portanto, a presente invenção aumenta a possibilidade de aplicação de estampagem a quente a chapas de aço revestidas de alumínio. A aplicação é esperada não só para a produção da chapa de aço, mas também em uma ampla faixa de campos de maquinária industrial tal como materiais automotivos. Temos confiança de que ela contribuirá para o desenvolvimento tecnológico.

LISTAGEM DE REFERÊNCIA 1 Chapa de aço revestida de Al 2 parte normal após o recozimento em caixa (parte ligada) 3 parte anormal da superfície após o recozimento em caixa (parte descascada) 4 parte anormal da supérfície após o recozimento em caixa (parte com pó depositado) 10 Material que forma a base da chapa de aço revestida de Al 11 Camada de liga Al-Fe 12 Camada de revestimento de Al (camada de revestimento Al-Si) 13 Si 14 AIN

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Método de produção de chapa de aço revestida de alumínio para estampagem a quente com aquecimento rápido, caracterizado pelo recozimento da chapa de aço revestido de alumínio tendo uma quantidade de deposição de revestimento de alumínio por lado de 30 a 100 g/m2 em um forno de recozimento em caixa no estado de bobina durante cujo recozimento por uma combinação de tempo de retenção e temperatura de recozimento em uma região interna incluindo os lados de um pentágono tendo os pontos de coordenadas (600°C, 5 horas), (600°C, 200 horas), (630°C, 1 hora), (750°C, 1 hora), e (750°C, 4 horas) como vértices em um plano XY tendo o tempo de retenção e a temperatura de recozimento como seus eixos X e eixos Y e com o eixo dos X expresso logaritmicamente.

2. Método de produção de chapa de aço revestida de alumínio para estampagem a quente com aquecimento rápido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os ingredientes da chapa de aço que forma o material base da mencionada chapa de aço revestida de alumínio contém, em % em massa, C: 0,1 a 0,4%, Si: 0,01 a 0,6%, Mn: 0,5 a 3%, P: 0,005 a 0,05%, S: 0,002 a 0,02%, e Al: 0,005 a 0,1%, além disso, um ou mais elementos entre Ti: 0,01 a 0,1%, B: 0,0001 a 0,01%, e Cr: 0.01 to 0.4%, e um saldo de Fe e as inevitáveis impurezas.

3. Método de produção de chapa de aço revestida de alumínio para estampagem a quente com aquecimento rápido de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que na mencionada chapa de aço revestida de alumínio o revestimento de alumínio depositado na superfície contém Si em 3 a 15% em massa.

4. Chapa de aço revestida de alumínio para estampagem a quente com aquecimento rápido, caracterizada pelo recozimento da chapa de aço revestida de alumínio tendo uma quantidade de deposição de revestimento de alumínio por lado de 30 a 100 g/m2 em um forno de recozimento em caixa no estado de bobina durante cujo recozimento por uma combinação de tempo de retenção e temperatura de recozimento em uma região interna incluindo os lados de um pentágono tendo cinco pontos de coordenadas (600°C, 5 horas), (600°C, 200 horas), (630°C, 1 hora), (750°C, 1 hora), e (750°C, 4 horas) como vértices em um plano XY tendo o tempo de retenção e a temperatura de recozimento como seus eixo dos X e eixo dos Y e com o eixo dos X expresso logaritmicamente.

5. Chapa de aço revestida de alumínio para estampagem a quente com aquecimento rápido de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que os ingredientes da chapa de aço que forma o material base da mencionada chapa de aço revestida de alumínio contém, em % em massa: C: 0,1 a 0,4%, Si: 0,01 a 0,6%, Mn: 0.5 to 3%, P: 0,005 a 0,05%, S: 0,002 a 0,02%, e Al: 0,005 a 0,1%, além disso, um ou mais entre Ti: 0,01 a 0,1%, B: 0,0001 a 0,01%, e Cr: 0,01 a 0,4%, e Um saldo de Fe e as inevitáveis impurezas.

6. Chapa de aço revestida de alumínio para estampagem a quente com aquecimento rápido de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizada pelo fato de que o valor L* da mencionada chapa de aço revestida de alumínio é 10 a 60.

7. Chapa de aço revestida de alumínio para estampagem a quente com aquecimento rápido de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizada pelo fato de que na mencionada chapa de aço revestida de alumínio o revestimento de alumínio depositado na superfície contém 3 a 15% em massa de Si.

8. Chapa de aço revestida de alumínio para estampagem a quente com aquecimento rápido de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 7, caracterizada pelo fato de que na mencionada chapa de aço revestida de alumínio, na superfície da chapa de aço do material base, há uma camada de liga Al-Fe tendo uma concentração de Al de 40 a 70% em massa.

9. Método de estampagem a quente com aquecimento rápido caracterizado pelo corte de uma amostra de estampagem de uma chapa de aço revestida de alumínio como definida em qualquer uma das reivindicações 4 a 8, a partir de uma bobina, aquecimento dessa amostra antes da estampagem a quente a uma taxa média de aumento de temperatura de 40°C/s ou mais e um tempo de exposição a um ambiente de 700Ό ou mai s de 20 segundos ou menos, e então executar a estampagem a quente da mesma.