BRPI1011811B1

BRPI1011811B1 - Processo para produzir um componente endurecido por estampagem a quente, uso de um produto de aço para a produção de um componente endurecido por estampagem a quente e componente endurecido por estampagem a quente

Info

Publication number: BRPI1011811B1
Application number: BRPI1011811-0A
Authority: BR
Inventors: Ratte Evelin
Original assignee: Thyssenkrupp Nirosta Gmbh
Priority date: 2009-06-24
Filing date: 2010-06-17
Publication date: 2018-01-23
Also published as: WO2010149561A1; US20120273092A1; KR20120039533A; EP2446064A1; KR20170010090A; KR101708446B1; CN102803519A; JP5755644B2; BRPI1011811A2; EP2446064B1; JP2012530847A; CN102803519B; MX2011013403A; DE102009030489A1; US9534268B2

Description

(54) Título: PROCESSO PARA PRODUZIR UM COMPONENTE ENDURECIDO POR ESTAMPAGEM A QUENTE, USO DE UM PRODUTO DE AÇO PARA A PRODUÇÃO DE UM COMPONENTE ENDURECIDO POR ESTAMPAGEM A QUENTE E COMPONENTE ENDURECIDO POR ESTAMPAGEM A QUENTE (51) lnt.CI.: C21D 1/06; C21D 1/673; C21D 6/00; C22C 38/20; C21D 1/18 (30) Prioridade Unionista: 24/06/2009 DE 10 2009 030 489.4 (73) Titular(es): THYSSENKRUPP NIROSTA GMBH (72) Inventor(es): EVELIN RATTE

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para

PROCESSO PARA PRODUZIR UM COMPONENTE ENDURECIDO POR ESTAMPAGEM A QUENTE, USO DE UM PRODUTO DE AÇO PARA A PRODUÇÃO DE UM COMPONENTE ENDURECIDO POR ESTAMPAGEM A QUENTE E COMPONENTE ENDURECIDO POR ESTAMPAGEM A QUENTE.

[001] A invenção refere-se a um processo para produzir um componente endurecido por estampagem a quente, uma utilização de um produto de aço para a produção de um componente endurecido por estampagem a quente e um componente endurecido por estampagem a quente.

[002] Para atender à demanda existente para o baixo peso na moderna construção de carrocerias, ao mesmo tempo com máxima resistência e efeito protetor, empregam-se atualmente nessas áreas da carroceria, que no caso de uma batida podem estar expostas a cargas particularmente altas, componentes de aços altamente resistentes moldados por prensagem a quente.

[003] No endurecimento por prensagem a quente, os blanques de aço, que são derivadas de tira de aço laminada a frio ou a quente, são aquecidas a uma temperatura de conformação, via de regra, acima da temperatura de austenitização do respectivo aço e no estado aquecido, são colocadas na ferramenta de uma prensa de moldar. Em virtude da remodelagem subsequentemente efetuada, o recorte da chapa ou o componente moldado dessa experimenta um rápido esfriamento através do contato com a ferramenta fria. As taxas de esfriamento, nesse caso, são ajustadas de modo tal, que resulta uma estrutura endurecida no componente. Nesse caso, pode ser suficiente, se o componente esfria sem esfriamento ativo unicamente através do contato com a ferramenta. Contudo, um esfriamento rápido também pode ser suportado pelo fato, de que a própria ferramenta é ativamente esfriada.

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2/20 [004] Tal como relatado no artigo Potenziale für den Karosserieleichtbau, publicado no jornal interno da ThyssenKrupp Automotiv AG para a 61^a exposição internacional de automóveis em Frankfurt, de 15 a 25 de setembro de 2005, o endurecimento por prensagem a quente é aplicada, na prática, especialmente para a produção de componentes de carroceria altamente resistentes de aços com liga de boro. Um exemplo típico de um tal aço é conhecido pela denominação 22MnB5 e pode ser encontrado na Chave do Aço 2004 sob o número de material 1.5528.

[005] Às vantagens dos aços MnB conhecidos opõem-se na prática, contudo, a desvantagem, que aços contendo alta taxa de manganês são instáveis contra corrosão úmida e só podem ser passivados com dificuldade. Essa grande tendência para a corrosão localmente, de fato, limitada, contudo, intensa em comparação com aços de baixa liga na ação de maiores concentrações de íons cloreto, torna o uso de aços pertencentes ao grupo de materiais de chapas de aço de alta liga complicado justamente na construção de carrocerias. Além disso, os aços contendo alta taxa de manganês tendem à corrosão de superfície, pelo que o espectro de seu uso é igualmente limitado.

[006] Por conseguinte, foi proposto, prover também produtos de aço plano, que são produzidos a partir de aços contendo alta taxa de manganês, de maneira em si conhecida, de um revestimento metálico, que protege o aço contra o ataque corrosivo. Nesse caso, contudo, surgiu o problema, de que tais produtos de aço plano deixam-se umedecer somente com dificuldade e em consequência disso, a aderência necessária em uma moldagem do revestimento a frio sobre o substrato de aço é insuficiente.

[007] Um grande número de propostas foram feitas, para prover os produtos de aço plano produzidos a partir de um aço contento alta taxa de manganês, um revestimento protetor contra corrosão, que saPetição 870170067620, de 12/09/2017, pág. 5/32

3/20 tisfaz às exigências apresentadas na prática (DE 10 2005 008 410 B3, WO 2006/042931 A1, WO 2006/042930, DE 10 2006 039 307 B3 e muitas outras). A essas propostas é comum, que o produto de aço plano a ser revestido em cada caso, deve ser recozido em um estágio de recozimento dispendioso e devido às condições a serem observadas, dificilmente dominado de acordo com a tecnologia do processo, para, em seguida, em um processo de revestimento adequado, ser provido do revestimento protetor contra corrosão. Além disso, foi mostrado, que o revestimento dos produtos de aço plano leva à abrasão especialmente nas roldanas dos fornos. Em consequência desse desgaste, necessita-se de uma troca antecipada ou outras medidas de manutenção, com as quais estão associados longos tempos de repouso.

[008] Neste contexto, o objetivo da invenção consistiu em mencionar um processo, com o qual componentes altamente resistentes, protegidos contra ataques corrosivos, podem ser produzidos de forma mais simples do que com os processos conhecidos acima citados.

[009] Além disso, deveria ser mencionada uma utilização de um produto de aço, o qual se presta particularmente bem para uma produção simplificada de componentes altamente resistentes, que são insensíveis contra corrosão.

[0010] Finalmente, deveria ser indicado um componente a ser produzido de forma simplificada de acordo com a tecnologia de processos industriais que, com alta capacidade de carga, é otimamente protegido contra corrosão.

[0011] O conhecimento da invenção baseia-se em que uma certa classe de aços inoxidáveis em si conhecidos é adequada para endurecemineto por estampagem a quente. Além de um ótimo comportamento de uso e corrosão no uso prático, a utilização de acordo com a invenção desses aços inoxidáveis para o endurecimento por prensagem

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4/20 a quente tem a vantagem, de que nem durante a moldagem a quente, nem durante o processo de endurecido, apesar das altas temperaturas dadas nesse caso, há o perigo de uma corrosão. Ao invés disso, os componentes de liga contidos no aço usado de acordo com a invenção, protegem o produto de aço processado conta ataques corrosivos, também durante esses estágios de processo. Em consequência disso, com o procedimento e uso de acordo com a invenção, podem ser produzidos componentes altamente resistentes e otimamente protegidos contra corrosão através de endurecimento por prensagem a quente, sem que para isso sejam tomadas medidas de proteção sempre necessárias em aços de baixa liga do tipo usado até agora para o endurecimento por prensagem a quente. Dessa maneira, no procedimento de acordo com a invenção, não é nem necessário prover o produto de aço em cada caso processado com um revestimento protetor contra corrosão, nem durante o aquecimento precisam ser tomadas precauções particulares para proteger o produto de aço contra corrosão ou para produzir um certo acabamento de superfície.

[0012] Um primeiro grupo de aços adequados para o endurecimento por prensagem são ferríticos não estabilizadas, nas quais é incluído, por exemplo, o aço padronizado pelo número de material 1.4003. No esfriamento brusco de temperaturas acima da temperatura de austenitização, os aços ferríticos podem ser inteira ou parcialmente transformados de forma martensítica. Esses aços são principalmente adequados para o endurecimento por prensagem direta, mas também podem ser remodelados em processos indiretos.

[0013] No endurecimento por prensagem direta, também mencionado de um só estágio, uma chapa de aço confeccionada a partir de um produto de aço plano adequado é estampada de uma só vez para formar o respectivo componente e submetida a um tratamento térmico necessário para ajustar o endurecimento desejado em cada caso.

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5/20 [0014] No endurecimento de moldagem sob pressão indireta, também mencionada de dois estágios, a respectiva chapa de aço é estampada em um primeiro estágio para formar o respectivo componente. O componente obtido é aquecido, depois, à temperatura de endurecimento e em uma outra ferramenta de moldagem sob pressão, no decorrer de uma moldagem definitiva sob pressão, este é tratado com calor de maneira necessária para o ajuste da estrutura endurecida desejada em cada caso.

[0015] Um outro grupo de aços inoxidáveis adequados para o endurecimento por prensagem são martensíticos. Esses aços apresentam acima de 900 até 1000°C uma estrutura austenítica com uma alta solubilidade para carbono. Durante seu esfriamento forma-se martensita. Como representantes típicos dessa espécie de aço mencionamse os aços conhecidos pelos números de material 1.4021 e 1.4034. [0016] Aços martensítico-ferríticos, nos quais a estrutura, além de martensita, contém maiores proporções de ferrita, também podem ser endurecimentos por moldagem sob pressão. Nesse grupo de aços inclui-se, por exemplo, o aço padronizado pelo número de material 1.4006.

[0017] Aços martensíticos típicos apresentam taxas de carbono de 0,08 - 1 % em peso. Eles são endurecidos no ar. Sua resistência mecânica, contudo, ainda pode ser aumentada através de esfriamento brusco com maiores taxas de esfriamento.

[0018] Aços martensíticos com baixas taxas de C até o máximo de 0,06% são parcialmente ligados com até 6% de níquel. Essa composição causa, que após o melhoramento forma-se, em parte, austenita. Aços desse tipo são designados como níquelmartensíticos ou também supermartensíticos. Tais aços são principalmente adequados para o endurecimento direto por prensagem, mas também podem se remodelados em processos indiretos.

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6/20 [0019] No caso dos aços endurecidos por separação, tal como, por exemplo, o aço conduzido pelo número de material 1.4568, após o recozimento da solução e esfriamento brusco, a separação de compostos intermetálicos, bem como de carbetos, nitretos e fases de cobre da estrutura martensítica, leva a um aumento da resistência. No endurecimento direto por prensagem, podem ser obtidas, por esse método, resistências até cerca de 1000 MPa. Após um subsequente tratamento de revenimento, a resistência pode ser aumentada até 500 MPa. Através da boa conformabilidade a frio, esses aços também são bem adequados para processos indiretos. Do mesmo modo, através da introdução de uma moldagem uniforme a frio (pós-laminação) antes da remodelagem, há um potencial de endurecimento.

[0020] No resultado, o uso de acordo com a invenção de um produto de aço inoxidável para a produção de componentes endurecidos por pressão a quente e o procedimento resultante permite uma produção de componentes nitidamente simplificada comparada com o estado da técnica do endurecimento por prensagem a quente, os quais, com respeito às suas propriedades mecânicas e sua proteção contra corrosão, são otimamente adequados para aplicações exigentes, tais como, por exemplo, a construção de carrocerias de automóveis.

[0021] Um componente endurecido por estampagem a quente de acordo com a invenção, é produzido a partir de um produto de aço, que consiste em um aço inoxidável, que contém como componente obrigatório (em % em peso) C: 0,010 - 1,200%, P: até 0,1%, S: até 0,1%, Si: 0,10 - 1,5%, Cr: 10,5 - 20,0% e como resto, ferro e impurezas inevitáveis.

[0022] Através da quantidade de carbono que se encontra na faixa de 0,01 - 1,2% em peso, contida em um aço usado de acordo com a invenção, é possível regular a dureza da martensita do aço. Propriedades ideais do componente produzido de acordo com a invenção

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7/20 através de endurecimento por prensagem a quente resultam neste aspecto, quando o aço usado de acordo com a invenção, contém 0,01 1,0% em peso, de C, especialmente 0,01 - 0,5% em peso.

[0023] Taxas de 0,1 - 1,5% em peso, de Si agem como antioxidante e aumentam a resistência do aço.

[0024] A alta fração de Cr de aços usados de acordo com a invenção, contribui, especialmente quando é usada uma temperatura elevada, essencialmente para a resistência contra corrosão. À temperatura ambiente = como também a temperaturas elevadas, esta leva à formação de uma camada de óxido de Cr sobre a superfície, de modo que o produto de aço processado de acordo com a invenção, não necessita de uma proteção adicional contra corrosão nem durante o tratamento térmico, nem no uso prático posterior. A fração de Cr no material a temperaturas elevadas, tais como elas estão presentes no aquecimento de acordo com a invenção, na respectiva temperatura de austenitização TA, são mais resistentes ao dimensionamento do que os materiais de MnB sensíveis à corrosão, convencionalmente usados para o endurecimento por prensagem a quente. Em consequência disso, é mais simples processar produtos de aço usados de acordo com a invenção a temperaturas elevadas. Especialmente também o transporte desde a instalação de aquecimento até a inserção na respectiva ferramenta de pressão sem o perigo de uma oxidação da superfície prejudicial ao resultado do processamento, pode ser efetuado em atmosfera ambiente. Uma proporção otimamente equilibrada de custos de liga e efeitos positivos da fração de Cr de um aço usado de acordo com a invenção,resulta quando sua taxa de Cr está entre 11 e 19% em peso, especialmente 11 - 15% em peso.

[0025] As taxas de P e S são limitadas, em cada caso, para 0,1% em peso, para prevenir efeitos negativos desses elementos sobre as propriedades mecânicas do aço processado de acordo com a invenPetição 870170067620, de 12/09/2017, pág. 10/32

8/20 ção.

[0026] Além dos componentes obrigatórios acima mencionados, o aço usado de acordo com a invenção, pode conter opcionalmente um ou vários dos elementos do grupo Mn, Mo, Ni, Cu, N, Ti, Nb, Β, V, Al, Ca, As, Sn, Sb, Pb, Bi, H com a condição, de que os respectivos elementos - desde que presentes - existem em cada caso nas seguintes taxas (dados em % em peso): Mn: 0,10 - 3,0%, Mo: 0,05 - 2,50%, Ni: 0,05 - 8,50%, Cu: 0,050 - 3,00%, N: 0,01 - 0,2%, Ti: até 0,02%, Nb: até 0,1%, B: até 0,1%, V: até 0,2%, Al: 0,001 - 1,5%, Ca: 0,0005 0,003%, As: 0,003 - 0,015%, Sn: 0,003 - 0,01%, Sb: 0,002 - 0,01%, Pb: até 0,01%, Bi: até 0,01% e H: até 0,0025%.

[0027] A presença de Mn em taxas de 0,10 - 3,0% em peso, suporta a formação de austenita desejada a altas temperaturas, de modo que a estrutura de dureza ambicionada de acordo com a invenção, é formada.

[0028] O molibdênio em taxas de 0,05 - 2,50% em peso,contribui para o melhoramento da resistência à corrosão.

[0029] O níquel pode estar presente em um aço inoxidável usado de acordo com a invenção, em taxas de 0,05 - 8,50% em peso, especialmente 0,05 - 7,0% em peso, para aumentar igualmente a resistência contra corrosão e suportar a formação de austenita a temperaturas elevadas, tais como são obtidas no procedimento de acordo com a invenção, durante o tratamento térmico que precede a moldagem sob pressão. Este efeito já começa com taxas de até 1,5% em peso, de níquel com efetividade satisfatória, de modo que em uma concretização da invenção de acordo com a praxe, o limite superior da faixa de taxa de Ni não pode ser limitado a esse valor.

[0030] Em um aço usado de acordo com a invenção, o Cu pode ser igualmente acrescentado em taxas de 0,050 - 3,00% em peso, para suportar a formação de austenita desejada para a formação da esPetição 870170067620, de 12/09/2017, pág. 11/32

9/20 trutura de dureza.

[0031] Através de taxas de nitrogênio de 0,01 - 0,2% em peso, especialmente 0,01 - 0,02% em peso, a dureza da martensita do aço usado de acordo com a invenção, pode ser igualmente regulada.

[0032] Ti em taxas de até 0,02% em peso, minimiza o risco de formar fendimentos durante a versão do aço inoxidável necessário no decorrer da produção de um produto de aço processado de acordo com a invenção.

[0033] Também taxas de até 0,1% em peso, de nióbio contribuem para o melhoramento da conformabilidade do aço durante a produção do produto de aço usado de acordo com a invenção.

[0034] B em taxas de até 0,1% em peso, especialmente 0,05% em peso, age também positivamente sobre o impedimento de fendas na fundição de fita de um aço processado de acordo com a invenção e na fundição contínua convencional diminui o risco de escarificadores superficiais. Além disso, através da adição de boro, a dureza da martensita do aço processado de acordo com a invenção, também pode ser regulada.

[0035] V em taxas de até 0,2% em peso, especialmente 0,1% em peso, melhora, tal como Nb, a conformabilidade durante a versão do aço usado de acordo com a invenção.

[0036] Al em taxas de 0,001 - 1,50% em peso, especialmente 0,001 - 0,03% em peso e Ca em taxas de 0,0005 - 0,003% em peso,contribuem para a otimização do grau de pureza de um aço usado de acordo com a invenção durante sua versão na fundição de fita ou contínua.

[0037] As em taxas de 0,003 - 0,015% em peso, Sn em taxas de

0,003 - 0,01% em peso, Sb em taxas de 0,002 - 0,01% em peso, Pb em taxas de até 0,01% em peso e Bi em taxas de até 0,01% em peso, são acrescentados ao aço de acordo com a invenção, para evitar a

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10/20 formação de fendimentos na fundição de fita ou para evitar falhas superficiais na laminação a quente de aço fundido continuamente, usado de acordo com a invenção.

[0038] As taxas de H em um aço processado de acordo com a invenção,são finalmente limitadas até 0,0025% em peso, para evitar a formação do chamado delayed cracking, isto é, uma formação de fendimento retardada, induzida por hidrogênio nas condições predominantes no uso prático.

[0039] No produto de aço composto da maneira esclarecida acima, usado de acordo com a invenção, pode tratar-se de um produto de aço plano produzido através de laminação a quente ou frio, isto é, por exemplo, de um corte obtido a partir de uma chapa ou fita de aço inoxidável laminada a quente ou a frio. Do mesmo modo, contudo, também é possível, processar um produto semiacabado como produto de aço, que foi pré-formado a partir de um produto de aço plano correspondente, antes de ser processado de maneira de acordo com a invenção.

[0040] Além disso, o produto de aço usado de acordo com a invenção, pode ser formado como o chamado tailored blank a partir de pelo menos dois recortes de produto de aço plano unidos uns com os outros, que se distinguem uns dos outros com respeito à sua espessura ou propriedades físicas. Dessa maneira, na prática, às partes distintamente carregadas do componente produzido e fornecido podem ser alocados os materiais otimamente ajustados às cargas surgidas em cada caso. Dessa maneira, é igualmente possível, que somente uma secção do produto de aço plano usado de acordo com a invenção, consiste em um aço inoxidável da composição dada acima de acordo com a invenção, enquanto uma outra parte é produzida a partir de um aço convencional de baixa liga e sensível à ferrugem, quando isso é indicado considerando as respectivas condições e cargas locais, nas quais o componente produzido

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11/20 de acordo com a invenção é usado na prática.

[0041] O produto de aço formado de maneira correspondente percorre, de acordo com a invenção, os seguintes estágios operacionais típicos para o endurecimento por prensagem a quente:

a) disponibilização de um produto de aço produzido da maneira esclarecida acima;

b) aquecimento do produto de aço a uma temperatura de austenitização que se encontra acima da temperatura Ac3 do aço inoxidável;

c) endurecimento por prensagem a quente do produto de aço aquecido para formar o componente em uma ferramenta de pressão;

d) esfriamento de pelo menos uma parte do componente obtido com uma velocidade de esfriamento, que é tão alta, que se forma uma estrutura endurecida, em cada caso, rapidamente esfriada. [0042] Devido à altura da temperatura de austenitização obtida em cada caso, a formação da estrutura endurecida pode ser regulada no componente obtido de acordo com a invenção, após o endurecimento por prensagem a quente. Para obter valores máximos de resistência de um componente produzido de acordo com a invenção, o produto de aço processado de acordo com a invenção, será aquecido no decorrer dos estágios operacionais b) a uma temperatura de austenitização, que se encontra acima da temperatura Ac3 do aço inoxidável (temperatura Ac3: temperatura, na qual a transformação para austenita está concluída). A estrutura totalmente austenitizada nesse caso, transforma-se no subsequente esfriamento totalmente em martensita, de modo que se obtém uma alta dureza da estrutura e associado com isso, resistências máximas à tração.

[0043] O rápido esfriamento necessário para a formação da estrutura endurecida do componente endurecido por estampagem a quente

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12/20 pode ser efetuado propriamente de maneira em si conhecida na ferramenta de pressão, que para isso, é dotada de instalações de esfriamento adequadas. Alternativamente, o esfriamento também pode ser efetuado após a moldagem de prensagem a quente em um estágio operacional separado, quando é garantido, que o componente, após o término do procedimento de prensagem a quente, ainda tem uma temperatura suficientemente elevada [0044] De maneira igualmente conhecida, tanto o aquecimento do produto de aço antes da moldagem por prensagem a quente, quanto também o esfriamento após a moldagem por prensagem a quente pode ser limitado a determinadas secções do produto de aço, se no componente pronto devem ser produzidas zonas com diferentes propriedades mecânicas.

[0045] O aquecimento do produto de aço plano é preferivelmente efetuado em um forno fechado. Mas também é concebível um aquecimento por indução ou condução.

[0046] Um componente altamente carregado em cada local pode ser produzido, em contrapartida, de maneira de acordo com a invenção pelo fato, de que a peça estampada de aço é tão aquecida e esfriada, que se forma uma estrutura endurecida em todo o seu volume. [0047] Para garantir a formação de estruturas endurecidas (por exemplo, totalmente martensíticas) com segurança no procedimento de acordo com a invenção, são suficientes velocidades de esfriamento que importam no máximo em 25 K/s, especialmente no máximo, 20 K/s, sendo que se ajustam resultados operacionais particularmente bons, quando a velocidade de esfriamento é limitada a um máximo de 15 K/s. Para garantir a formação de uma dureza suficiente, a taxa de esfriamento deveria importar, contudo, em pelo menos 0,1 K/s, especialmente pelo menos 0,2 -1,3 K/s. Taxas de esfriamento acima de 25 K/s mostraram, que ocorre um endurecimento indesejadamente rápido, que leva a uma conformabiPetição 870170067620, de 12/09/2017, pág. 15/32

13/20 lidade limitada. Preferivelmente, são ajustadas taxas de esfriamento entre 5 e 20 K/s, sendo que com taxas de resfriamento ascendentes é possível obter maiores resistências no componente.

[0048] A formação das zonas individuais de diferente natureza também pode ser influenciada pelo fato, de que certas zonas das superfícies que entram em contato com o produto de aço da ferramenta estampada por prensagem são aquecidas, de modo que ali, por exemplo, é evitado com segurança um esfriamento do produto de aço que leva à estrutura endurecida.

[0049] Componentes produzidos de acordo com a invenção,apresentam nas regiões, nas quais eles possuem estruturas endurecidas, regularmente uma resistência à tração que importa em pelo menos 900 MPa e ali possuem um alongamento A80 de pelo menos 2%.

[0050] Com base em sua combinação de acordo com a praxe de propriedades mecânicas otimizadas e alta resistência contra corrosão por outro lado, os componentes produzidos de acordo com a invenção, através do endurecimento por prensagem a quente de um produto de aço produzido a partir de um aço inoxidável, são particularmente adequados como peças de carrocerias para caminhões, utilitários ou veículos ferroviários, para aviões ou elementos de construção altamente resistentes.

[0051] A seguir, a invenção é detalhadamente ilustrada com base em exemplos de concretização.

[0052] A figura 1 mostra um diagrama, no qual, para diversos aços, o alongamento de rutura A80 em % é aplicado em MPa através da resistência à tração Rm.

[0053] A resistência dos componentes endurecidos por prensagem é transformada em uma resistência à tração Rm através da dureza e as tabelas indicadas em DIN 50150. Os valores identificados na DIN

50150 para a dureza de Vicker HV10 e a resistência à tração são dePetição 870170067620, de 12/09/2017, pág. 16/32

14/20 terminados para aços não ligados e de baixa liga.

[0054] Testes de referência, que foram efetuados para o material 4003 e 4034, fornecem uma boa concordância dos valores das tabelas com os valores HV10 ou de resistência à tração medidos nas amostras do teste de tração endurecidas. Os resultados dos testes de referência são mostrados na tabela 1.

aço	HV10 (medido)	resistência à tração (medida) [MPa]	resistência à tração (cálculo) [MPa]
4003	320	1030	1075
4034	499	1629	1630

Tabela 1 [0055] Usando as placas produzidas a partir de aços S1 - S9, foram efetuados vários testes. Na tabela 2 são registrados os números dos materiais (espécie) e os componentes de liga dos respectivos aços S1 - S9 determinantes das propriedades.

	espécie	C	P	S	Si	Cr	outros
S1	1.4003	0,011	0,025	0,0015	0,32	11,0	Mn; 1,03
S2	1.4006	0,110	0,022	0,0027	0,89	13,61
S3	1.4021	0,265	0,030	0,0021	0,27	13,17
S4	1.4028	0,352	0,021	0,0024	0,37	13,17
S5	1.4034	0,469	0,023	0,0021	0,41	15,31
S6	1.4112	0,930	0,023	0,0019	0,78	18,81	Mo; 1,3 V: 0,12
S7	1.4418	0,031	0,027	0,0023	0,98	16,29	Mo: 1,5 Ni: 6,0 N: 0,03
S8	1.4568	0,070	0,021	0,0025	0,25	18,0	Ni: 7,75 Al: 1,5
S9	1.4532	0,080	0,023	0,0025	0,41	15,7	Ni: 7,75 Mo: 2,49 Al: 1,5

Tabela 2

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15/20 [0056] Na tabela 3, para as placas produzidas a partir dos aços S1 - S7 são adicionalmente registradas a resistência à tração e dureza de Vicker HV10 respectivamente determinadas antes do endurecimento por prensagem, bem como a respectiva temperatura Ac1, na qual se inicia a transformação em austenita e a Ac3, na qual é concluída a transformação em austenita e o término da dissolução de ferrita.

[0057] Por um lado, para realizar altos graus de formação e, por outro lado, ótimas resistências, efetua-se no presente caso um aquecimento acima de Ac3 que depende da taxa de C e Cr do aço inoxidável, para garantir, que as ferritas e carbetos se dissolvam opcionalmente por completo. Carbetos podem ter ação perturbadora com altos graus de formação e levar, por exemplo, a fendimentos no componente.

[0058] Acima de Ac3 pode estar presente uma austenita homogênea, como também uma estrutura austenítico-carbídica com crescente taxa de C.

	Rm	A80	HV10	Ac1	Ac3
Si	498	26,9	154	795	885
S2	532	25,4	162	795	885
S3	591	25,1	191	795	885
S4	513	24,7	198	835	880
S5	655	22,9	209	790	845
S6	763	16,5	258	810	855
S7	1110	8,2	370	600	720

Tabela 3 [0059] Das placas produzidas a partir dos aços S1 - S7 foram estampadas peças estampadas de chapa através do endurecimento de moldagem por prensagem efetuada de uma só vez. Para as peças estampadas de chapa obtidas dessa maneira, foi medida, depois, a dureza de Vicker HV10 e desta, determinada a resistência à tração da maneira descrita na DIN 50150.

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16/20 [0060] Ensaios de tração dos aços S1, S4 e S5 foram diretamente endurecidos por prensagem com a finalidade de verificar as propriedades dos componentes obtidos. Dos ensaios endurecidos ST, S4' e S5' determinaram-se, depois, a resistência à tração Rm e o alongamento A80, de acordo com a DIN 10002.

[0061] As propriedades dos aços S1 - S7 medidas e determinadas da maneira descrita acima são registradas na tabela 4.

	HV10	Rm [MPa]	Rm [MPa]	A80
	me- dido	determinado de acordo com a DIN 50150	medido DIN 10002
S1, ST	335	1075	1030	8,8
S2	417	1120
S3	470	1520
S4, S4'	397	1278	1350	6,5
S5, S5'	500	1630	1621	4,1
S6	561	1848
S7	360	1155

Tabela 4 [0062] Para determinar a influência da taxa de esfriamento sobre o endurecimento dos componentes obtida no procedimento de acordo com a invenção, efetuaram-se testes de esfriamento. Nesse caso, em um processo de dois estágios, as placas, que consistiram em cada caso em um dos aços S3 - S8, inicialmente estampadas por prensagem a quente, foram esfriadas através de diversos tempos de esfriamento t8/5 de 800°C para 500°C e depois até a temperatura ambiente. Visto que na faixa entre 800°C até 500°C se realizam as mais diferentes transformações, nessa faixa a manutenção da taxa de esfriamento de acordo com a invenção, é particularmente significativa, para poder influenciar visadamente os valores de resistência. A dureza de Vicker HV10 foi medida, depois, em cada caso nos componentes obtidos dessa maneira. Os resultados desses ensaios, bem como as taxas de

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17/20 esfriamento obtidas no decorrer do esfriamento são registrados na tabela 5.

		aço S3	aço S4	aço S5	aço S6	aço S7	aço S8
t8/5 [s]	K [K/s]	HV10	HV10	HV10	HV10	HV10	HV10
40	7,50	419	501	587	672	679	375
150	2,00		499
200	1,50				654	649
230	1,30	415
600	0,50				575		485
650	0,46		467
700	0,43	387		523
3500	0,09			250
5000	0,06		421

Tabela 5 [0063] Portanto, para formar a estrutura endurecida, em cada caso são suficientes taxas de esfriamento, que estão nitidamente abaixo das velocidades de esfriamento convencionalmente aplicadas no endurecimento de moldagem sob pressão. Os aços processados de acordo com a invenção,transformam-se com lento esfriamento ainda martensiticamente. Isso age de forma vantajosa sobre o processo de acabamento, pois especialmente no endurecimento de moldagem sob pressão de um estágio, diretamente efetuada, a ferramenta de formação precisa ser esfriada com menor intensidade.

[0064] Componentes produzidos através do endurecimento de moldagem sob pressão direta percorrem, na prática, frequentemente ainda um tratamento térmico. Esse é especialmente o caso, quando no caso das peças estampadas por prensagem trata-se de carrocerias de caminhões, que no decorrer de seu desenvolvimento são esmaltados em estufa. A influência de um tal tratamento de revenimento comparável sobre os valores de resistência e alongamento dos componentes endurecidos em moldagem sob pressão de maneira de acordo com a

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18/20 invenção, foi revisada com base em componentes constituídos em cada caso dos aços S2, S3 e S7, produzidos de maneira de acordo com a invenção, através do endurecimento de moldagem sob pressão, que foram revenidos nas condições indicadas na tabela 6 e nos quais, no decorrer do tratamento de revenimento, se ajustaram as propriedades igualmente indicadas na tabela 6.

aço	temperatura de revenimento [°C]	HV10	Rm, determinada de acordo com a DIN 50150 [MPa]
S2	170	351	1130
	250	350	1126
	500	346	1110
S3	170	467	1510
	250	467	1510
	500	454	1470
S7	170	356	1145
	250	341	1145
	500	311	998

Tabela 6 [0065] Demonstra-se, que uma revenimento na faixa de temperatura coberta pelos ensaios de 170 - 500°C, leva respectivamente, em todos os casos, a uma redução muito pequena das resistências dos componentes produzidos de acordo com a invenção.

[0066] Para testar o processo do endurecimento indireta por prensagem, processou-se uma placa constituída do aço S9. Após um recozimento da solução, a placa apresentou uma resistência à tração Rm de 816 MPa. Para a simulação do processo de moldagem sob pressão, a placa produzida dessa maneira foi formada, então, em um componente e mantida a 820°C por uma duração de 30 minutos, para, em seguida, ser bruscamente esfriada na ferramenta em função da região do componente ou momento de contato, com uma taxa de esfriamento de aproximadamente 15 K/s. Após o resfriamento brusco, o compoPetição 870170067620, de 12/09/2017, pág. 21/32

19/20 nente apresentou uma dureza HV10 de 340, o que corresponde a uma resistência à tração Rm de aproximadamente 1015 MPa.

[0067] Para comparar, uma chapa constituída do mesmo material S9 foi pós-laminada para uma espessura de 1 mm. Em consequência da fixação ocorrida no decorrer da pós-laminação, apresentou-se uma resistência à tração de 1500 MPa na chapa pós-laminada. A chapa pós-laminada apenas limitadamente deformável neste estado, foi subsequentemente alinhada à esquadria em torno de 90° com um raio de flexão de 9 mm. O perfil angular obtido dessa maneira é revenido no forno a 550°C por uma hora e depois, esfriado na ferramenta. A taxa de esfriamento obtida nesse caso importou em 10 K/s. O perfil alinhado à esquadria e endurecido alcança um endurecimento HV10 de 571. No diagrama anexado como figura 1, os componentes E1, E2, E3 produzidos de maneira de acordo com a invenção, a partir de placas constituídas dos aços S1, S4 e S5, em cada caso o alongamento A80 está registrado através da resistência à tração Rm. Para comparar, na figura 1, para dois componentes, que foram produzidos através de endurecimento de moldagem sob pressão a quente convencional a partir do aço MBW 1500 convencional mente usado para esse fim, contendo C < 0,2%, Si < 0,4%, Mn < 1,4%, P < 0,025%, S < 0,01%, Cr+Mo < 0,5%, Ti < 0,05% e B < 0,005% (dados em % em peso), os valores de alongamento A80 são indicados através do respectivo valor de resistência à tração Rm.

[0068] Demonstra-se, que os componentes E1, E2 produzidos a partir do aço ferrítico S1 e do aço martensítico S4, possuem uma combinação de valor de alongamento e resistência à tração superior aos componentes convencionalmente produzidos, enquanto o terceiro componente produzido de acordo com a invenção,apresenta uma melhor resistência à tração com valores de alongamento ainda sempre bons. Além disso, os componentes produzidos de acordo com a invenPetição 870170067620, de 12/09/2017, pág. 22/32

20/20 ção,são mais resistentes contra corrosão ou não precisam de revestimentos de proteção contra corrosão adicionais.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo para produzir um componente endurecido por estampagem a quente, caracterizado pelo fato de que consiste nos seguintes estágios operacionais:

a) disponibilização de um produto de aço, que é produzido pelo menos em secções com a seguinte composição (dados em % em peso)

C: 0,010-1,200%,

P: até 0,1%,

S: até 0,1%,

Si: 0,10-1,5%

Cr: 10,5-20,0% bem como opcionalmente de um ou mais elementos do grupo Mn, Mo, Ni, Cu, N, Ti, Nb, Β, V, Al, Ca, As, Sn, Sb, Pb, Bi, H com a condição de

Mn: 0,10-3,0%,

Mo: 0,05 - 2,50%,

Ni: 0,05 - 8,50%,

Cu: 0,050 - 3,00%

N: 0,01 - 0,2%

Ti: até 0,02%,

Nb: até 0,1%,

B: até 0,1%,

V: até 0,2%,

Al: 0,001 -1,50%,

Ca: 0,0005 - 0,003%,

As: 0,003-0,015%,

Sn: 0,003-0,01%,

Sb: 0,002-0,01%,

Pb: até 0,01%,

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Bi: até 0,01%,

H: até 0,0025%, resto: ferro e impurezas inevitáveis;

b) aquecimento do produto de aço acima de uma temperatura de austenitização que se encontra acima da temperatura Ac3 do aço inoxidável;

c) endurecimento por prensagem a quente do produto de aço aquecido para o componente em uma ferramenta de pressão;

d) resfriamento de pelo menos uma secção do componente obtido com uma velocidade de resfriamento de no máximo em 25 K/s.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a peça estampada de aço é resfriada na ferramenta de moldagem sob pressão.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que as superfícies da ferramenta de moldagem sob pressão que entram em contato com o produto de aço, são aquecidas em secções.
4. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a peça estampada de aço é resfriada a uma velocidade de no máximo em 25 K/s.
5. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a velocidade de resfriamento, com a qual o produto de aço é resfriado pelo menos em secções, importa no máximo em 0,1 K/s.
6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o produto de aço é um produto de aço plano.
7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o produto de aço é um produto semiacabado pré-formado.

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8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o produto de aço é formado de pelo menos dois recortes de aço plano ligados uns com os outros, que se distinguem uns dos outros com respeito à sua espessura ou propriedades físicas.
9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a taxa de C do aço inoxidável é limitada a 0,5% em peso.
10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a taxa de Cr do aço inoxidável importa em 11 - 19% em peso.
11. Uso de um produto de aço, que contém pelo menos em secções de um aço inoxidável (em % em peso)

C: 0,010-1,200%,

P: até 0,1%,

S: até 0,1%,

Si: 0,10-1,5%,

Cr: 10,5-20,0%, bem com opcionalmente um ou mais elementos do grupo Mn, Mo, Ni, Cu, N, Ti, Nb, Β, V, Al, Ca, As, Sn, Sb, Pb, Bi, H com a condição

Mn: 0,10-3,0%,

Mo: 0,05 - 2,50%,

Cu: 0,050 - 3,00%,

Ni: 0,05 - 8,50%,

N: 0,01 - 0,2%,

Ti: até 0,02%,

Nb: até 0,1%,

B: até 0,1%,

V: até 0,2%,

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Al: 0,001 -1,50%,

Ca: 0,0005 - 0,003%,

As: 0,003-0,015%,

Sn: 0,003-0,01%,

Sb: 0,002 - 0,01 %,

Pb: até 0,01%,

Bi: até 0,01%,

H: até 0,0025%, resto ferro e impurezas inevitáveis, caracterizado pelo fato de ser para a produção de um componente endurecido por estampagem a quente, sendo que o componente obtido possui nas regiões, nas quais ele apresenta estruturas endurecidas, uma resistência à tração que importa em pelo menos 900 MPa e um alongamento A80 de pelo menos 2%.
12. Uso de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que no caso do componente se trata de uma peça para uma carroceria de automóvel.
13. Componente endurecido por estampagem a quente com uma resistência à tração de pelo menos 900 MPa e um alongamento A80 de pelo menos 2%, caracterizado pelo fato de que contém (em % em peso)

C: 0,010-1,200%,

P: até 0,1%,

S: até 0,1%,

Si: 0,10-1,5%,

Cr: 10,5-20,0%, bem como opcionalmente um ou mais elementos do grupo Mn, Mo, Ni, Cu, N, Ti, Nb, B, V, Al, Ca, As, Sn, Sb, Pb, Bi, H com a condição

Mn: 0,10-3,0%,

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Mo: 0,05 - 2,50%,

Cu: 0,050 - 3,00%,

Ni: 0,05 - 8,50%,

N: 0,01 - 0,2%,

Ti: até 0,02%,

Nb: até 0,1%,

B: até 0,1%,

V: até 0,2%,

Al: 0,001 -1,50%,

Ca: 0,0005 - 0,003%,

As: 0,003-0,015%,

Sn: 0,003-0,01%,

Sb: 0,002 - 0,01 %,

Pb: até 0,01%,

Bi: até 0,01%,

H: até 0,0025%, resto ferro e impurezas inevitáveis.
14. Componente endurecido por estampagem a quente de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de ser um componente para uma carroceria de automóvel.

15. Componente endurecido por estampagem a quente de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizado pelo fato de ser produzido pelo processo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.

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