BRPI1014265B1

BRPI1014265B1 - chapa de aço laminada a quente de alta resistência e método para fabricação da mesma

Info

Publication number: BRPI1014265B1
Application number: BRPI1014265-7A
Authority: BR
Inventors: Noriaki Kohsaka; Kazuhiro Seto; Reiko Sugihara; Masanao Watabe; Yasushi Tanaka
Original assignee: Jfe Steel Corporation
Priority date: 2009-05-12
Filing date: 2010-05-11
Publication date: 2021-03-09
Also published as: US8535458B2; KR20120007048A; WO2010131761A1; CN102421925A; US20120138197A1; KR101369076B1; EP2431491B1; BRPI1014265A2; EP2431491A4; JP2010265486A; JP4998755B2; CN102421925B; EP2431491A1

Abstract

chapa de aço laminada a quente de alta resistência e método para fabricação da mesma a presente invenção refere-se a uma chapa de aço laminada a quente de alta resistência tendo uma resistência à tração (ts) de 540 mpa ou mais, apenas pequenas variações na resistência, e excelente uniformidade na resistência usando-se uma chapa de aço contendo ti para uso geral, que é econômico. a chapa de aço contém, em uma base de porcentagem em massa, 0,03% a 0,12% de c; 0,5% ou menosde si; 0,8% a 1,8% de mn, 0,030% ou menos de p; 0,01% ou menos de s; 0,005% a 0,1% de al; 0,01% ou menos de n; 0,035% a 0,100% de ti; o saldo sendo fe e as impurezas incidentais. a chapa de aço tem microestruturas com uma fração de ferrita poligonal de 80% ou mais, a ferrita poligonal tendo um tamanho médio de grão de 5 a 10 um. a quantidade de ti presente em um precipitado tendo um tamanho de menosde 20 nm é 70% ou mais do valor de ti* calculado usando-se a expressão (1): ti* = [ti] 48 x [n]m4 (1) onde[ti] e [n] representam o teor de ti (porcento em massa) e o teor de n (porcento em massa), respectivamente, da chapa de aço.

Description

Campo Técnico

[001] A presente invenção refere-se a uma chapa de aço laminada a quente de alta resistência tendo uma resistência à tração (TS) de 540 MPa ou mais, apenas pequenas variações na resistência, e excelente uniformidade de resistência em uma bobina, a chapa de aço sendo útil para, por exemplo, membros de estruturas para veículos pesados, tais como estruturas para caminhões, e se refere a um método para produzir a chapa de aço laminada a quente de alta resistência.

Antecedentes da Técnica

[002] Do ponto de vista de proteção do ambiente global, a melhoria na economia de combustível de automóveis tem sido exigida recentemente para regular a quantidade de emissão de CO2, requerendo assim a redução de peso devido à redução na espessura dos membros usados. Em adição, é também necessário melhorar a segurança focando-se na resistência ao choque dos corpos de automóveis para garantir a segurança do passageiro no momento de uma colisão. Assim, tanto a redução de peso quanto o fortalecimento dos corpos de automóveis estão sendo ativamente promovidas. Para alcançar simultaneamente a redução de peso e o reforço dos corpos de automóveis, um aumento na resistência de materiais para membros até uma extensão em que a rigidez não seja prejudicada e uma redução no peso pela redução da espessura das chapas são ditos serem eficazes. Atualmente, chapas de aço de alta resistência são usadas positivamente pelas automotivas. O uso de chapas de aço com maior resistência resulta em um efeito mais significativo de redução de peso. Há a tendência para o uso de chapas de aço tendo uma resistência à tração (TS) de 540 MPa ou mais para membros de estruturas para veículos pesados, tais como estruturas para caminhões e máquinas de construção.

[003] Muitas peças automotivas feitas de chapas de aço são produzidas por conformação por pressão. Em relação à capacidade de conformação das chapas de aço de alta resistência, a precisão dimensional é importante em adição à prevenção de fraturas e enrugamento. Em particular, o controle da recuperação elástica é um problema importante. Atualmente, novos automóveis são desenvolvidos muito eficientemente por engenharia auxiliada por computador (CAE). Então, não é necessário fazer muitos moldes. Além disso, a entrada de características de uma chapa de aço nos permite predizer a quantidade de recuperação elástica mais precisamente. Entretanto no caso de grandes variações na quantidade de recuperação elástica, a precisão da previsão por CAE é desvantajosamente reduzida. Então, em particular, é necessária uma chapa de aço de alta resistência tendo apenas pequenas variações na resistência e excelente uniformidade na resistência.

[004] Como método para reduzir variações na resistência em uma bobina, a PTL 1 descreve um método no qual uma barra para produção de chapa composta de aço reforçado por precipitação contendo Cu, Ni, Cr, Mo, Nb, V e Ti é submetida à laminação de acabamento a quente, resfriamento a ar por 1 segundo ou mais, e resfriamento a uma temperatura variando de 450°C a 750°C d e forma que variações na resistência estejam entre ± 15 MPa na direção longitudinal da bobina resultante. A PTL 2 descreve uma chapa de aço de alta resistência laminada a quente com apenas pequenas variações na re-sistência e excelente uniformidade na resistência, a chapa de aço sendo produzida pela adição combinada de Ti e Mo para formar precipitados muito finos uniformemente dispersos ali.

Listagem de Citação Literatura de PatentePTL1: Japanese Unexamined Patent Application Publicação n° 2004-197119PTL2: Japanese Unexamined Patent Application Publicação n° 2002-322541 Sumário da Invenção Problema Técnico

[005] A técnica precedente, entretanto, tem os problemas descritos abaixo.

[006] No método descrito na PLT1, a adição de Nb e Mo provoca um aumento no custo, o que é economicamente desvantajoso.

[007] Em uma chapa de aço à qual foram adicionados Ti, V e Nb para aumentar a resistência, se a temperatura da chapa de aço for alta após a laminação de acabamento, precipitados brutos são formados por precipitação induzidas por tensão. Então, desvantajosamente, os elementos aditivos precisam também ser adicionados.

[008] Embora a chapa de aço descrita na PTL 2 seja uma chapa de aço contendo Ti, é necessário adicionar Mo, que é oneroso, provocando assim um aumento no custo.

[009] Além disso, em qualquer uma das literaturas de patente, a uniformidade bidimensional na resistência nas direções do plano, incluindo a direção da largura e a direção longitudinal da bobina, não é levada em consideração. Desvantajosamente, mesmo se a temperatura de bobinamento for uniformemente controlada, as variações na resistência no plano da bobina são inevitavelmente provocadas por diferentes histórias para cada posição na chapa bobinada.

[0010] Em consideração à situação descrita acima, a presente invenção visa superar vantajosamente os problemas acima e fornecer uma chapa de aço laminada a quente de alta resistência usando uma chapa de aço contendo Ti, econômica e para uso geral, sem usar ele- mentos aditivos onerosos, por exemplo, Ni, Nb ou Mo, a chapa de aço tendo uma resistência à tração (TS) de 540 MPa ou mais, apenas pequenas variações em resistência, e excelente uniformidade em resistência em uma bobina laminada a quente.

Solução para o Problema

[0011] Para superar os problemas acima, os inventores conduziram estudos intensivos e obtiveram sucesso em produzir uma chapa de aço laminada a quente de alta resistência pelo controle da composição química da chapa de aço, da textura do metal, e do estado de precipitação do Ti que contribui para o reforço da precipitação, a chapa de aço tendo apenas pequenas variações na resistência e excelente uniformidade na resistência. Isto levou à realização da presente invenção.

[0012] A essência de uma chapa de aço laminada a quente de alta resistência conforme a presente invenção e um método para produção da chapa de aço laminada a quente de alta resistência estão descritos abaixo, a chapa de aço tendo apenas pequenas variações na resistência no plano e excelente uniformidade na resistência. [1] A chapa de aço laminada a quente de alta resistência inclui, na base de percentual em massa, 0,03% a 0,12% de C; 0,5% ou menos de Si; 0,8% a 1,8% de Mn; 0,030% ou menos de P; 0,01% ou menos de S; 0,005% a 0,1% de Al; 0,01% ou menos de N; 0,035% a 0,100% de Ti; o saldo sendo Fe e as impurezas incidentais, e microes- truturas com uma fração de ferrita poligonal de 80% ou mais, a ferrita poligonal tendo um tamanho médio de grão de 5 a 10 μm, na qual a quantidade de Ti presente em um precipitado tendo um tamanho de menos de 20 nm é 70% ou mais do valor de Ti* calculado usando-se a expressão: Ti* = [Ti] - 48 x [N]/14 (1) onde [Ti] e [N] representam o teor de Ti (porcento em massa) e o teor de N (porcento em massa), respectivamente, da chapa de aço. [2] O método para fabricação de uma chapa de aço laminada a quente de alta resistência inclui as etapas de aquecer uma placa de aço até a temperatura de 1200°C a 1300°C, a plac a de aço contendo, à base de porcentagem em massa, 0,03% a 0,12% de C; 0,5% ou menos de Si; 0,8% a 1,8% de Mn; 0,030% ou menos de P; 0,01% ou menos de S; 0,005% a 0,1% de Al; 0,01% ou menos de N; 0,035% a 0,100% de Ti; e o saldo sendo Fe e as impurezas incidentais, submetendo a placa à laminação a quente de acabamento a uma temperatura de acabamento de 800°C a 950°C, começando o resf riamento a uma taxa de resfriamento de 20°C/s ou mais até 2 se gundos após a realização da laminação a quente de acabamento, parando o resfria-mento a 650°C a 750°C, subsequentemente executando o resfriamento natural por 2 segundos a 30 segundos, resfriando a chapa de aço a uma taxa de resfriamento de 100°C/s ou mais, e bobi nando a chapa de aço a 650°C ou menos.

[0013] Nessa especificação, "porcento" usado para os componentes na composição do aço é usado para indicar "porcento em massa". Uma chapa de aço de alta resistência conforme a presente invenção é definida como uma chapa de aço com uma resistência à tração (doravante também abreviada como "TS") de 540 MPa ou mais. A chapa de aço de alta resistência inclui uma chapa de aço laminada a quente e uma chapa de aço com superfície tratada produzida submetendo-se a chapa de aço laminada a quente a um tratamento de superfície, tal como tratamento de revestimento.

[0014] Em relação às propriedades almejadas da presente invenção, uma bobina laminada a quente tem variações de resistência (ΔTS) de 35 MPa ou menos.

Efeitos Vantajosos da Invenção

[0015] De acordo com a presente invenção, é fornecida uma cha- pa de aço laminada a quente de alta resistência tendo uma resistência à tração (TS) de 540 MPa ou mais, a chapa de aço tendo apenas pequenas variações na resistência no plano. De acordo com a presente invenção, é possível reduzir variações na resistência em uma bobina de chapa de aço laminada a quente de alta resistência, alcançando assim a estabilização da flexibilidade de forma da chapa de aço no momento da conformação por prensagem e a resistência e durabilidade de uma peça. Isto leva à melhoria na confiabilidade no momento da produção e uso de peças automotivas particularmente para veículos pesados. Além disso, na presente invenção, o efeito acima mencionado é fornecido sem a adição de uma matéria-prima onerosa, tal como Nb, levando assim à redução do custo.

Breve Descrição dos Desenhos

[0016] A figura 1 ilustra os resultados da investigação da relação entre a fração (porcento) de ferrita poligonal e variações na resistência ΔTS (MPa).

[0017] A figura 2 ilustra os resultados da investigação da relação entre o tamanho de grão (μm) da ferrita poligonal e variações na resistência ΔTS (MPa).

[0018] A figura 3 ilustra os resultados da investigação da relação entre a proporção (porcento) da quantidade de Ti contida em um precipitado tendo um tamanho de menos de 20 nm em relação ao Ti* e variações na resistência ΔTS (MPa).

[0019] Descrição de Concretizações

[0020] A presente invenção será descrita em detalhes abaixo.

1) Será descrito um método para avaliar pequenas variações na resistência, isto é, uniformidade na resistência, conforme a presente invenção.

[0021] Um exemplo de chapa de aço almejada é uma chapa de aço bobinada tendo um peso de cinco toneladas ou mais e uma largu- ra de 500 mm ou mais. Nesse caso, em um estado conforme laminado a quente, a volta mais interna incluindo a extremidade frontal na direção longitudinal, a camada mais externa incluindo a extremidade traseira na direção longitudinal, e regiões se estendendo em ambos os lados por 10 mm na direção da largura não são avaliadas. Variações na resistência (ΔTS) da chapa de aço são avaliadas na base de distribuição de resistência à tração obtida a partir de medições bidimensionais de amostras tiradas a partir de pelo menos 10 regiões divididas na direção longitudinal e pelo menos 5 regiões divididas na direção da largura da chapa de aço. A presente invenção cobre uma chapa de aço tendo uma resistência à tração (TS) de 540 MPa ou mais.

2) A razão para limitação dos componentes químicos (composição) do aço de acordo com a presente invenção será descrita abaixo. C: 0,03% a 0,12%

[0022] C é um elemento importante bem como o Ti descrito abaixo na presente invenção. C forma um carboneto com o Ti e é eficaz em aumentar a resistência de uma chapa de aço pelo reforço por precipitação. Na presente invenção, o teor de C é 0,03% ou mais do ponto de vista do reforço de precipitação e preferivelmente 1,5 ou mais vezes o valor de Ti* descrito abaixo do ponto de vista da eficácia de precipitação de um carboneto. Um teor de C excedendo 0,12% é passível de afetar adversamente a tenacidade e a capacidade de dobramento. Assim, o limite superior do teor de C é ajustado para 0,12% e preferivelmente 0,10% ou menos.

Si: 0,5% ou menos

[0023] Si é eficaz em aumentar o reforço da solução sólida e melhorar a ductilidade. Para fornecer o efeito, o teor de Si é efetivamente 0,01% ou mais. Um teor de Si excedendo 0,5% é passível de provocar a ocorrência de um defeito de superfície chamado carepa vermelha durante a laminação a quente, o que pode reduzir a qualidade da aparência de superfície e afetar adversamente a resistência à fadiga e a tenacidade quando uma chapa de aço é produzida. Assim, o teor de Si é ajustado para 0,5% ou menos, e preferivelmente 0,3% ou menos.

Mn: 0,8% a 1,8%

[0024] Mn é eficaz em alcançar alta resistência e tem o efeito de reduzir o ponto de transformação e o tamanho de grão da ferrita. O teor de Mn precisa ser 0,8% ou mais. Preferivelmente o teor de Mn é ajustado para 1,0% ou mais. Um teor de Mn excedendo 1,8% provoca a formação de uma fase transformada após a laminação a quente para reduzir a ductilidade e é passível de tornar a precipitação de carboneto contendo Ti, que está descrita abaixo, instável. Assim, o limite superior do teor de Mn é ajustado para 1,8%.

P: 0,030% ou menos

[0025] P é um elemento eficaz para reforço da solução sólida. P também tem o efeito de reduzir o defeito de carepa devido ao Si. Um teor excessivo de P excedendo 0,030%, entretanto, é passível de provocar a segregação de P nos contornos de grão e reduzir a tenacidade e a capacidade de soldagem. Assim, o limite superior do teor de P é ajustado em 0,030%.

S: 0,01% ou menos

[0026] S é uma impureza e provoca ruptura a quente. Além disso, o S está presente no aço em forma de inclusão, deteriorando as várias características de uma chapa de aço. Assim, o teor de S precisa ser minimizado. Especificamente, o teor de S é ajustado para 0,01% ou menos e preferivelmente 0,005% ou menos porque o teor de S é per- missível até 0,01%.

Al: 0,005% a 0,1%

[0027] Al é útil como elemento desoxidante para o aço. O Al também tem o efeito de fixar o N dissolvido presente como uma impureza, melhorando assim a resistência ao envelhecimento à temperatura ambiente. Para fornecer o efeito, o teor de Al precisa ser 0,005% ou mais. Um teor de Al excedendo 0,1% leva a um aumento no custo da liga e é passível de provocar defeitos de superfície. Assim o limite superior do teor de Al é ajustado para 0,1%.

N: 0,01% ou menos

[0028] N é um elemento que degrada a resistência ao envelhecimento à temperatura ambiente e no qual o teor de N é preferivelmente minimizado. Um teor mais alto de N provoca uma redução na resistência ao envelhecimento à temperatura ambiente, levando à precipitação de um nitreto bruto contendo Ti que não contribui significativamente para melhoria das propriedades mecânicas. Para fixar o N dissolvido, grandes quantidades de Al e Ti precisam estar contidas. Assim, o teor de N é preferivelmente minimizado. O limite superior do teor de N é ajustado para 0,01%.

Ti: 0,035% a 0,100%

[0029] Ti é um elemento importante para reforçar o aço pelo reforço da precipitação. Na presente invenção, o Ti contribui para o reforço da precipitação pela formação de um carboneto com C.

[0030] Para produzir uma chapa de aço de alta resistência tendo uma resistência à tração TS de 540 MPa ou mais, é preferível formar precipitados finos tendo cada um tamanho de menos de 20 nm.

[0031] Além disso, é importante aumentar a proporção de precipitados finos (cada um tendo um tamanho de menos de 20 nm). A razão para isso é que presumivelmente precipitados, tendo cada um, um tamanho de 20 nm ou mais, são menos passíveis de fornecer o efeito de suprimir a migração das discordâncias e falham em endurecer suficientemente a ferrita poligonal, o que pode reduzir a resistência. É portanto preferido que os precipitados tenham, cada um , um tamanho de menos de 20 nm.

[0032] Na presente invenção, os precipitados contendo Ti e C são genericamente referidos como "carbonetos contendo Ti". Exemplos de carbonetos contendo Ti incluem TiC e Ti4C2S2. O carboneto pode também conter N como componente e pode ser precipitado em combinação, por exemplo, com MnS.

[0033] Na chapa de aço de alta resistência, conforme a presente invenção, é descoberto que o carboneto contendo Ti é principalmente precipitado na ferrita poligonal. A razão para isso é presumivelmente que C super saturado é facilmente precipitado como carboneto na fer- rita poligonal por causa do baixo limite de solubilidade sólida do C na ferrita poligonal. Os precipitados permitem que a ferrita poligonal macia endureça, alcançando assim uma resistência à tração (TS) de 540 MPa ou mais. O Ti é prontamente ligado ao N dissolvido e assim serve como um elemento adequado para a fixação de N dissolvido. O teor de Ti é ajustado para 0,035% ou mais também a partir desse ponto de vista. Entretanto, uma incorporação excessiva de Ti resulta apenas na formação de TiC bruto não dissolvido ou similar, o qual é um carboneto de Ti mas não contribui para a resistência, e é, assim, antieconômico, o que não é preferido. Então, o limite superior do teor de Ti é ajustado para 0,100%.

[0034] Na presente invenção, a composição do saldo diferente dos componentes descritos acima, consiste em ferro e as inevitáveis impurezas.

3)A razão para limitação da microestrutura de aço da chapa de aço conforme a presente invenção será descrita abaixo.

[0035] A chapa de aço tem microestruturas com uma fração de ferrita poligonal de 80% ou mais, a ferrita poligonal tendo um tamanho médio de grão de 5 a 10 μm, na qual a quantidade de Ti presente em um precipitado tendo um tamanho de menos de 20 nm é 70% ou mais do valor de Ti* Calculado usando-se a expressão (1): Ti* = [Ti] - 48 x [N]/14 (1) onde [Ti] e [N] representam o teor de Ti (porcento em massa) e o teor de N (porcento em massa), respectivamente, da chapa de aço.

[0036] Com base na experiência passada, a resistência da chapa de aço laminada a quente de alta resistência conforme a presente invenção será determinada pela soma da resistência base do ferro puro e quatro mecanismos de reforço, isto é, reforço da solução sólida, reforço da microestrutura devido à cementita, reforço do refino de grão devido ao contorno de grão, e reforço da precipitação devido ao fino carboneto contendo Ti. A resistência base é inerente à resistência do ferro. A quantidade de reforço da solução sólida é quase exclusivamente determinada pela composição química. Assim, os dois mecanismos de reforço são insignificantemente envolvidos nas variações da resistência de uma bobina. Os mecanismos de reforço que estão mais intimamente relacionados às variações da resistência são o reforço de microestrutura, o reforço do refino de grão e o reforço de precipitação.

[0037] A quantidade de reforço por reforço microestrutural é determinada pela composição química e históricos de resfriamento após a laminação. O tipo de microestrutura de aço é determinado por uma faixa de temperatura de transformação a partir da austenita. Se a mi- croestrutura de aço for determinada, a quantidade de reforço será determinada.

[0038] No reforço de refino de grão, que é conhecido como relação Hall-Petch, há a correlação entre a área do contorno de grão, isto é, o tamanho de cada grão de cristal que forma uma microestrutura de aço e a quantidade de reforço.

[0039] A quantidade de reforço do reforço por precipitação é determinada pelo tamanho e pela dispersão dos precipitados (especificamente espaçamento dos precipitados). A dispersão dos precipitados pode ser expressa pela quantidade e tamanho dos precipitados. As- sim, se o tamanho e a quantidade dos precipitados forem determinados, a quantidade de reforço do reforço por precipitação será determinada.

4)Fatos experimentais usados como a base da presente invenção serão descritos abaixo.

[0040] O aço fundido A tendo a composição química descrita na Tabela 1 apresentada abaixo foi feito em um conversor e conformado em placas por um processo de lingotamento contínuo. Essas placas de aço foram reaquecidas até 1200°C a 1300°C e lami nadas brutamente em barras de chapas. As barras de chapa sofreram laminação de acabamento a 800°C a 950°C. O resfriamento foi i niciado a uma taxa de resfriamento de 25°C/s ou mais. 1,4 a 3,0 s egundos após a laminação de acabamento. O resfriamento foi interrompido a 600°C a 780°C. Subsequentemente, foi executada uma etapa de resfriamento natural por 2 a 60 segundos. O resfriamento foi executado novamente a uma taxa de resfriamento de 50 a 200°C/s. O resfr iamento foi executado a 700°C ou menos, até prover a bobina de uma c hapa de aço laminada a quente com uma espessura de 9 mm. Então, 189 corpos de prova de tração foram retirados em pontos de amostragem da chapa de aço laminada a quente da mesma forma que no exemplo descrito abaixo.

[0041] Nas chapas de aço laminadas a quente produzidas conforme descrito acima, a relação entre a fração de ferrita poligonal (porcento) e as variações na resistência ΔTS (MPa) foi investigada. A figura 1 ilustra os resultados. Na figura 1 o eixo vertical indica as variações na resistência ΔTS (MPa). O eixo horizontal indica a fração de ferrita poligonal (porcento). O símbolo O representa uma fração de ferrita poligonal de 80% ou mais. O símbolo x representa uma fração de ferrita poligonal de menos de 80%.

[0042] Da figura 1 foi descoberto que as variações na resistência ΔTS tendem a diminuir com o crescimento da fração de ferrita poligonal. Foi também descoberto que no caso de uma fração de ferrita poligonal de 80% ou mais (símbolo O), alguns corpos de prova tiveram uma ΔTS de 35 MPa ou menos (a região circundada por uma linha pontilhada A na figura 1).

[0043] Por exemplo, a fração de ferrita poligonal pode ser determinada como segue. Uma parte de uma seção L (uma seção paralela a direção de laminação) de uma chapa de aço, a porção excluindo camadas de superfície cada uma tendo uma espessura igual a 10% da espessura da chapa,é causticado com Nital 5%. As microestruturas das porções causticadas são fotografadas com um microscópio de varredura eletrônica (SEM) a uma ampliação de 100 x. Grãos de cristal de ferrita lisos nos quais o contorno do grão têm um pequeno degrau com uma altura de menos de 0,1 μm e no qual as marcas de corrosão não são deixadas nos grãos são definidos como ferrita poligonal. Essas fases são codificadas com cores com um software de análise de imagens. A razão de área da ferrita poligonal é definida como fração de ferrita poligonal.

[0044] Um teste de tração foi executado por um método igual ao do exemplo descrito abaixo. As variações na resistência (ΔTS) foram determinadas calculando-se o desvio padrão α de valores de resistência à tração TS dos 189 corpos de prova e então multiplicando-se o desvio padrão resultante α por 4.

[0045] Com base nos resultados descritos acima, chapas de aço tendo, cada uma, uma fração de ferrita poligonal de 80% ou mais foram selecionadas das chapas de aço laminadas a quente produzidas conforme descrito acima. A relação entre o tamanho de grão (μm) de ferrita poligonal e as variações na resistência (MPa) foi investigada. A figura 2 ilustra os resultados. Na figura 2, o eixo vertical indica as variações na resistência ΔTS (MPa). O eixo horizontal representa o tama- nho médio de grão dp (μm) de ferrita poligonal. O símbolo O representa um tamanho médio de grão de ferrita poligonal de 5 μm a 10 μm. O símbolo x representa um tamanho médio de grão de ferrita poligonal de menos de 5 μm ou mais de 10 μm.

[0046] A figura 2 mostra que as variações na resistência ΔTS são minimizadas a um tamanho médio de grão dp de ferrita poligonal de cerca de 8 μm. Foi também descoberto que no caso de um tamanho médio de grão de ferrita poligonal de 5 μm a 10 μm (símbolo O), alguns corpos de prova tiveram uma ΔTS de 35 MPa ou menos (a região circundada por uma pontilhada B na figura 2). Entretanto, foi descoberto que no caso de uma chapa de aço com uma espessura de 6 mm ou menos, o número de grãos presentes na direção da espessura é relativamente reduzido, de forma que as variações na resistência não são suficientemente excessivamente grandes para provocar um problema para o material de aço como um todo mesmo a um tamanho médio de grão de mais de 10 μm. Assim, no caso de uma espessura de 6 mm ou mais, o tamanho médio de grão é ajustado na faixa de 5 μm a 10 μm, fornecendo assim o efeito da presente invenção.

[0047] O tamanho médio de grão da ferrita poligonal foi determinado conforme a seguir: O tamanho de grão foi medido por um método de intercepto conforme a JIS G 0551. Três linhas verticais e três linhas horizontais foram desenhadas em uma fotografia tirada a uma ampliação de 100 x. O tamanho médio de grão foi calculado para cada linha. A média dos tamanhos médios de grão resultantes foi definida como tamanho de grão final.

[0048] Note que o tamanho médio de grão dp da ferrita poligonal foi tipificado por um valor em uma porção média nas direções longitudinal e transversal da bobina.

[0049] Chapas de aço tendo uma fração de ferrita poligonal de 80% ou mais e um tamanho de grão de ferrita poligonal de 5 μm a 10 μm, foram selecionadas entre as chapas de aço laminadas a quente produzidas conforme descrito acima. Foi investigada a relação entre as variações na resistência ΔTS (MPa) e a proporção da quantidade de Ti [Ti20] contida em um precipitado com um tamanho de menos de 20 nm em relação ao Ti*, isto é, [Ti20]/Ti* (porcento), representado pela expressão (1) descrita abaixo. A figura 3 ilustra os resultados.

[0050] Conforme descrito acima, os precipitados tendo cada um, um tamanho de menos de 20 nm e que contribuem para a o reforço da precipitação contêm Ti. Assim, se o Ti é eficientemente precipitado como precipitados finos ou não pode ser determinado pelo alcance da quantidade de Ti no precipitado que tenha um tamanho de menos de 20 nm.

[0051] Na figura 3 o eixo vertical representa as variações na resistência ΔTS (MPa). O eixo horizontal representa a proporção da quantidade de Ti contida em um precipitado com um tamanho de menos de 20 nm em relação ao Ti*, isto é, [Ti20]/Ti* (porcento). O símbolo O representa o caso em que a proporção da quantidade de Ti contida em um precipitado com um tamanho de menos de 20 nm em relação ao Ti*, isto é, [Ti20]/Ti* (porcento), é 70% ou mais. O símbolo x representa o caso em que a proporção é menor que 70%.

[0052] A figura 3 mostra que um aumento na proporção da quantidade de Ti contido em um precipitado com um tamanho de menos de 20 nm, isto é, [Ti20]/Ti*, tem a tendência de levar a uma redução nas variações na resistência ΔTS. Foi também descoberto que no caso em que a proporção da quantidade de Ti contida em um precipitado com um tamanho de menos de 20 nm, isto é, [Ti20]/Ti*, é 70% ou mais, ΔTS é 35 MPa ou menos.

[0053] Note que a proporção da quantidade de Ti contida em um precipitado com um tamanho de menos de 20 nm em relação ao Ti*, isto é, [Ti20], é tipificado por um valor a meia porção nas direções lon-gitudinal e transversal da bobina.

[0054] Dos resultados acima, os inventores conceberam que no caso em que as microestruturas do aço têm uma fração de ferrita poligonal de 80% ou mais, a ferrita poligonal é controlada de modo a ter um tamanho médio de grão de 5 μm a 10 μm, e uma quantidade de Ti contida em um precipitado tendo um tamanho de menos de 20 nm é controlada na faixa de 70% ou mais de Ti* representado pela expressão (1) descrita abaixo, as variações na resistência ΔTS são 35 MPa ou menos.Ti* = [Ti] - 48 x [N] /14 (1)onde [Ti] e [N] representam o teor de Ti (porcento em massa) e o teor de N (porcento em massa), respectivamente da chapa de aço.

[0055] Assim, no caso em que as exigências da presente invenção são alcançadas, falando claramente, no caso em que as exigências nas quais uma bobina laminada a quente tem microestruturas com uma fração de ferrita poligonal de 80% ou mais, a ferrita poligonal tendo um tamanho médio de grão de 5 a 10 μm, e na qual a quantidade de Ti presente em um precipitado tendo um tamanho de menos de 20 nm é 70% ou mais do valor de Ti* calculado usando-se a expressão (1) são alcançadas em qualquer posição da bobina laminada a quente, as variações na resistência da chapa de aço nas posições são pequenas. Então, toda a chapa de aço tem apenas pequena variação na resistência e excelente uniformidade na resistência.

5)A quantidade de Ti contida em um precipitado tendo um tamanho de menos de 20 nm pode ser medida por um método descrito abaixo.

[0056] Após uma amostra ser eletrolisada em uma solução eletrolí- tica por uma quantidade predeterminada, o corpo de prova é retirado da solução eletrolítica e imerso em uma solução tendo capacidade de dispersão. Então precipitados contidos nessa solução são filtrados com um filtro tendo um tamanho de poro de 20 nm. Precipitados que passam através do filtro tendo um tamanho de poro de 20 nm juntamente com o filtrado tendo cada um, um tamanho de menos de 20 nm. Após a filtração, o filtrado e adequadamente analisado por espectros- copia por emissão de plasma indutivamente acoplado (ICP), espec- trometria de massa de ICP, espectrometria de absorção atômica, ou similares, para determinar a quantidade de Ti, isto é, [Ti20] no precipitado tendo cada um, um tamanho de menos de 20 nm em relação à composição do aço.

6)Um exemplo de um método preferido para produzir uma chapa de aço laminada a quente de alta resistência conforme a presente invenção será descrito abaixo.

[0057] A composição de uma placa de aço usada no método de produção da presente invenção é a mesma composição da chapa de aço descrita acima. Além disso, a razão para a limitação da composição é a mesma conforme acima. A chapa de aço laminada a quente de alta resistência da presente invenção é produzida através de uma etapa de laminação a quente de submeter uma matéria-prima à lami- nação a quente bruta para formar uma chapa de aço laminada a quente, a matéria-prima sendo a placa de aço tendo uma composição dentro da faixa descrita acima.

i)Aquecer a placa de aço até uma temperatura de 1200°C a 1300°C

[0058] Um dos propósitos de aquecer uma placa de aço antes da laminação a quente é permitir que carbonetos brutos contendo Ti formados antes do lingotamento contínuo sejam dissolvidos no aço. Uma temperatura de aquecimento de menos de 1200°C resul ta no estado de solução solida instável do precipitado, provocando assim que uma quantidade irregular de carbonetos finos contendo Ti formados na etapa subsequente. Então, o limite inferior da temperatura de aquecimen- to é ajustado para 1200°C. Uma temperatura de aquec imento excedendo 1300°C resulta no efeito adverso de aumentar a perda de carepa das superfícies da placa. Assim, o limite superior é ajustado para 1300°C.

[0059] A placa de aço aquecida sob as condições acima é então submetida à laminação a quente na qual são executadas a laminação bruta e a laminação de acabamento. Aqui, a placa de aço é conformada em uma barra de chapa por laminação bruta. As condições da la- minação bruta não precisam ser particularmente especificadas. A la- minação bruta pode ser executada da maneira usual. É preferido usar o que é chamado de barra de chapa aquecida do ponto de vista de reduzir a temperatura de aquecimento da placa e evitar problemas durante a laminação a quente.

[0060] Subsequentemente, a barra de chapa é submetida à lami- nação de acabamento para formar uma chapa de aço laminada a quente.

ii)Temperatura de Entrega no Acabamento (FDT): 800°C a 950°C

[0061] Uma temperatura de acabamento de menos de 800°C resulta em um aumento na força de laminação para aumentar a redução de laminação em uma faixa de temperaturas de não recristalização da austenita, levando assim ao desenvolvimento de uma textura anormal e a formação de precipitados brutos de carbonetos contendo Ti devido à precipitação com pressão induzida, o que não é preferido.

[0062] Uma temperatura de acabamento excedendo 950°C resulta em um aumento no tamanho de grão da ferrita poligonal, reduzindo assim a capacidade de conformação e os defeitos de carepa. Preferivelmente, a temperatura de acabamento é ajustada na faixa de 840°C a 920°C.

[0063] Para reduzir a força de laminação durante a laminação a quente, alguns ou todos os passes da laminação de acabamento podem ser substituídos por laminação de lubrificação. A laminação de lubrificação é eficaz do ponto de vista de melhorar a uniformidade na forma de uma chapa de aço e a uniformidade na resistência. O coeficiente de fricção durante a laminação de lubrificação está preferivelmente na faixa de 0,10 a 0,25. Além disso, é preferido um processo de laminação contínua no qual a barra de chapa precedente e a barra de chapa que sucede são unidas entre si e então as barras de chapas unidas são laminadas a quente continuamente. O uso do processo de laminação contínua é desejável do ponto de vista de alcançar a operação estável da laminação a quente. iii)Resfriamento (resfriamento primário) a uma taxa de res-friamento de 20°C/s ou mais em até 2 segundos após a laminação de acabamento O resfriamento é iniciado a uma taxa de resfriamento de 20°C/s ou mais em até 2 segundos após a laminação a quente de acabamento. Quando se passa um tempo maior que 2 segundos entre o início do resfriamento e a realização da laminação de acabamento, uma tensão acumulada durante a laminação de acabamento é aliviada, levando assim a um aumento no tamanho de grão da ferrita poligonal e a formação de carboneto bruto contendo Ti devido à precipitação induzida por tensão. Assim, mesmo se o controle de resfriamento descrito abaixo for executado, a ferrita não é efetivamente formada, falhando em precipitar estavelmente TiC. Além disso, o mesmo fenômeno é passível de ocorrer quando a taxa de resfriamento é menor que 20°C/s. iv)Interrupção do resfriamento a uma faixa de temperatura de 650°C a 750°C e da etapa de resfriamento natural por 2 segundos a 30 segundos.

[0064] O resfriamento é interrompido a 650°C a 750° C. Subsequentemente, o resfriamento natural é executado por 2 segundos a 30 segundos. Em relação à temperatura durante o resfriamento natural para precipitar efetivamente o carboneto contendo Ti, tal como TiC, em um curto tempo necessário para a passagem de uma chapa de aço através de uma mesa de saída, é necessário manter a chapa de aço por um período de tempo predeterminado em uma faixa de temperaturas onde a transformação de ferrita prossegue ao máximo. A temperatura de resfriamento natural (retenção) de menos de 650°C resulta na inibição do crescimento dos grãos da ferrita poligonal, de forma que a precipitação de carbonetos contendo Ti é menos passível de ocorrer. Uma temperatura de resfriamento natural (retenção) excedendo 750°C leva ao efeito adverso do embrutecimento dos grãos de ferrita poligonal e dos carbonetos contendo Ti. Consequentemente, a temperatura do resfriamento natural é ajustada na faixa de 650°C a 750°C.

[0065] Em um aço conforme a presente invenção, o tempo mínimo de resfriamento natural é 2 segundos para alcançar uma fração de fer- rita poligonal de 80% ou mais. Um tempo de resfriamento natural excedendo 30 segundos resulta na formação de carbonetos brutos contendo Ti, reduzindo assim a resistência. Portanto, o tempo de resfriamento natural é ajustado na faixa de 2 segundos a 30 segundos.

v)Resfriamento (resfriamento secundário) a uma taxa de resfriamento de 100°C/s ou mais

[0066] O resfriamento é executado novamente a uma taxa de resfriamento de 100°C/s ou mais. Para manter o estado de carboneto fino contendo Ti estavelmente formado na etapa anterior, uma alta taxa de resfriamento é necessária. Assim, o limite inferior da taxa de resfriamento é ajustado para 100°C/s.

vi)Bobinamento a 650°C ou menos

[0067] O bobinamento pé executado a 650°C ou menos. Uma temperatura de bobinamento excedendo 650°C resulta em um aumento no tamanho de precipitados para provocar uma significativa irregula- ridade e assim não é preferido. Temperaturas mais baixas de bobina- mento não provocam variações na resistência. Então, o limite inferior da temperatura de bobinamento não é especificado.

EXEMPLO 1

[0068] Um exemplo da presente invenção será descrito abaixo.

[0069] Aços fundidos tendo as composições mostradas na Tabela 1 foram feitos com um conversor e conformados em placas por um processo de lingotamento contínuo. Essas placas de aço foram aquecidas até as temperaturas mostradas na Tabela 2 e laminadas brutamente em barras de chapas. Então as barras de chapa resultantes foram submetidas a uma etapa de laminação a quente na qual a lamina- ção de acabamento foi executada sob condições mostradas na Tabela 2, formando assim chapas de aço laminadas a quente.

[0070] Essas chapas de aço laminadas a quente foram submetidas à decapagem. Regiões que se estendem a partir de ambos os lados até 10 mm a partir de ambos os lados na direção da largura foram removidas por aparamento. Várias propriedades foram avaliadas. Chapas de aço foram tiradas em posições nas quais a volta mais interna incluindo a extremidade frontal e a camada mais externa incluindo a extremidade traseira da bobina na direção longitudinal foram cortadas. Além disso, chapas de aço foram tiradas em 20 pontos igualmente divididos da porção interna na direção longitudinal. Corpos de prova para um teste de tração e amostras analíticas de precipitados foram retiradas de ambos os lados de cada uma das chapas de aço na direção da largura e 8 pontos igualmente divididos de cada chapa de aço na direção da largura.

[0071] Os corpos de prova para um teste de tração foram tirados em uma direção (direção L) paralela à direção de laminação e processados em corpos de prova da JIS n° 5. O teste de tração foi executado de acordo com a regulagem da JIS Z 2241 a uma velocidade de cruze-ta de 10 mm/min para determinar a resistência à tração (TS).

[0072] Em relação às microestruturas, uma porção de uma seção L (uma seção paralela à direção de laminação) de cada uma das chapas de aço, a porção que se estende do centro na direção da espessura até ± 17% da espessura, foi causticada com Nital. Dezesseis campos de vista das microestruturas da porção causticada foram observadas com um microscópio de varredura eletrônica (SEM) a uma amplificação de 400 x. A fração de ferrita poligonal foi medida pelo método descrito acima com um software de processamento de imagens. O tamanho de grão da ferrita poligonal foi medido pelo método precedente, isto é, o método de intercepto conforme a JIS G 0551.

[0073] A quantificação de Ti em um precipitado tendo um tamanho de menos de 20 nm foi executado por um procedimento quantitativo descrito abaixo.

[0074] As chapas de aço laminadas a quente resultantes descritas acima foram cortadas em corpos de prova tendo, cada um, um tamanho adequado. Cada um dos corpos de prova foi submetido a uma ele- trólise de corrente constante em uma solução eletrolítica contendo 10% AA (10% em volume de acetilacetona - 1% em massa de cloreto de tetrametilamônio - metanol) a uma densidade de corrente de 20 mA/cm2 de modo a ser reduzido no peso em cerca de 0,2 g.

[0075] Após a eletrólise, cada um dos corpos de prova tendo superfícies às quais os precipitados aderiram foi tirado da solução eletro- lítica e imerso em uma solução aquosa de hexametafosfato de sódio (500 mg/l) (doravante referido como "solução aquosa de SHMP"). A vibração ultrassônica foi aplicada a ele para separar os precipitados do corpo de prova, Os precipitados separados foram coletados na solução aquosa de SHMP. A solução aquosa de SHMP contendo os precipitados foi filtrada com um filtro tendo um tamanho de poro de 20 nm. Após a filtração, o filtrado resultante foi analisado com um espectrôme- tro de emissão de ICP para medir a quantidade absoluta de Ti no filtrado. Então a quantidade absoluta de Ti foi dividida por um peso de eletrólise para obter a quantidade de Ti (percentual em massa em relação a 100% em massa de todos os componentes do corpo de prova) contida em cada um dos precipitados tendo um tamanho de menos de 20 nm. Note que o peso de eletrólise foi determinado medindo-se o peso do corpo de prova após a separação dos precipitados e subtraindo-se o peso resultante do peso dos corpos de prova antes da eletróli- se. A seguir, a quantidade resultante de Ti (porcento em massa) contida nos precipitados tendo cada um, um tamanho de menos de 20 nm foi dividida por Ti* calculado substituindo-se o teor de Ti e o teor de N mostrados na Tabela 1 na fórmula (1), determinando assim a propor-ção (porcento) da quantidade de TI contida nos precipitados tendo cada um, um tamanho de menos de 20 nm.

[0076] A Tabela 2 mostra os resultados da investigação precedente das propriedades de tração, microestruturas, e precipitados das chapas de aço laminadas a quente. SímboloComposição química (porcento em massa)Notas [Tabela 1]

[Tabela 2]

Continuação

[0077] Nos resultados mostrados na Tabela 2, os valores da fração de ferrita poligonal, o tamanho de grão, a proporção da quantidade de Ti contida nos precipitados tendo cada um, um tamanho de menos de 20 nm em relação ao Ti* representado pela expressão (1), e a resistência à tração TS são tipificados pelos valores a uma porção média nas direções longitudinal e transversal das bobinas. A proporção do TS complacente é definida como a proporção de pontos onde a resistência à tração TS é 540 MPa ou mais em 189 pontos de medição. ΔTS é um valor obtido pela determinação do desvio padrão α de valores de TS em 189 pontos de medição por amostra medida e multiplicando-se o desvio padrão α por 4.

[0078] Como fica claro dos resultados da investigação mostrados na Tabela 2, em qualquer exemplo da invenção, é produzida a chapa de aço tendo uma uniformidade satisfatória em resistência, na qual a chapa de aço tem uma TS de 540 MPa ou mais, tem alta resistência, e as variações na resistência (ΔTS) na bobina na direção no plano são 35 MPa ou menos, que é uma variação pequena. Além disso, o TS complacente está principalmente proximamente relacionado à quantidade de precipitados finos. Uma maior proporção da quantidade de Ti contida em um precipitado tendo um tamanho de menos de 20 nm resulta em uma maior TS complacente.

[0079] Como fica claro nesses resultados, na presente invenção, em particular, as variações na resistência ΔTS em uma bobina laminada a quente tendo uma espessura de chapa de 6 mm a 14 mm são ajustadas em 35 MPa ou menos, Isto torna possível alcançar a estabilização da flexibilidade da forma da chapa de aço para veículos pesados no momento da conformação por prensagem e da resistência e da durabilidade de uma peça.

Aplicabilidade Industrial

[0080] Uma chapa de aço laminada a quente de alta resistência conforme a presente invenção tem uma resistência à tração (TS) de 540 MPa ou mais e apenas pequenas variações na resistência. Então, por exemplo, o uso de uma chapa de aço laminada a quente de alta resistência da presente invenção para peças automotivas reduz varia-ções na quantidade de recuperação após a conformação usando-se a chapa de aço de alta resistência e variações em resistência ao choque, tornando assim possível projetar corpos de automóveis com maior precisão e contribuir suficientemente para a segurança em colisões e redução do peso dos corpos de automóveis.

Claims

1- Chapa de aço laminada a quente de alta resistência consistindo de, em uma base de porcentagem em massa, 0,03% a 0,12% de C; 0,5% ou menos de Si; 0,8% a 1,8% de Mn, 0,030% ou menos de P; 0,01% ou menos de S; 0,005% a 0,1% de Al; 0,035% a 0,100% de Ti; o saldo sendo Fe e as impurezas incidentais, caracterizada pelo fato de que a chapa de aço laminada a quente de alta resistência con-sistindo adicionalmente de, em uma base de porcentagem em massa, 0,01% ou menos de N, em que a chapa de aço laminada a quente de alta resistência possui uma espessura de 6 a 14 mm e possui microestruturas com uma fração de ferrita poligonal de 80% ou mais, a ferrita poligonal tendo um tamanho médio de grão de 5 a 10 μm, onde a quantidade de Ti presente em um precipitado tendo um tamanho de menos de 20 nm é 70% ou mais do valor de Ti* calculado usando-se a expressão (1): Ti* = [Ti] - 48 x [N]/14 (1) onde [Ti] e [N] representam o teor de Ti (porcento em massa) e o teor de N (porcento em massa), respectivamente, da chapa de aço. 2. Chapa de aço laminada a quente de alta resistência de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a chapa de aço possui uma resistência a tração (TS) de 540 a 661 MPa. 3. Chapa de aço laminada a quente de alta resistência de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a chapa de aço possui uma variação da resistência a tração ΔTS de 35 MPa ou menos.

2. Chapa de aço laminada a quente de alta resistência de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a chapa de aço possui uma resistência a tração (TS) de 540 a 661 MPa.

3. Chapa de aço laminada a quente de alta resistência de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a chapa de aço possui uma variação da resistência a tração ΔTS de 35 MPa ou menos.

4- Método para fabricação de uma chapa de aço laminada a quente de alta resistência, compreendendo as etapas de aquecer uma placa de aço até uma temperatura de 1200°C a 13 00°C, a placa de aço contendo, na base de porcentagem em massa, 0,03% a 0,12% de C; 0,5% ou menos de Si; 0,8% a 1,8% de Mn, 0,030% ou menos de P; 0,01% ou menos de S; 0,005% a 0,1% de Al; 0,035% a 0,100% de Ti; o saldo sendo Fe e as impurezas incidentais, submetendo a placa para concluir a laminação a quente de acabamento a uma temperatura de acabamento de 800°C a 950°C, caracterizado pelo fato de o método compreender adicio-nalmente as etapas de iniciar o resfriamento a uma taxa de resfriamento de 20°C/s ou mais até 2 segundos após a reali zação da lamina- ção a quente de acabamento, parar o resfriamento a 650°C a 750°C, subsequentemente executar o resfriamento natural por 15 segundos a 30 segundos, resfriar a chapa de aço a uma taxa de resfriamento de 100°C/s ou mais, e bobinar a chapa de aço a 650°C o u menos,5m que a placa de aço contém adicionalmente, na base de porcentagem em massa,0,01% ou menos de N;a chapa de aço laminada a quente de alta resistência possui uma espessura de 6 a 14 mm.