ES2256378T3 - Acero ferritico/martensitico altamente resistente con estructura muy fina. - Google Patents
Acero ferritico/martensitico altamente resistente con estructura muy fina.Info
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Abstract
Procedimiento para producir un fleje laminado en caliente altamente resistente con una resistencia a la tracción de al menos 700 MPa, con relaciones de límite elástico que ascienden a, como máximo, 0, 65 para la dirección longitudinal y, como máximo, 0, 66 para la dirección transversal, y con una estructura granular ultrafina ferrítica/martensítica y sin perlita que presenta una proporción de martensita de al menos 15% y en la que el diámetro promedio de los granos de ferrita ascienda a menos de 2, 5 m, que comprende las siguientes etapas: a) colar una masa fundida de acero que contiene (en % en masa) C: 0, 05 - 0, 2%, Si: < 0, 9%, P: < 0, 06%, Mn: 0, 6 - 1, 2%, Al: < 0, 05%, Cr: 0, 02 - 0, 6%, Nb: = 0, 08%, Ti: = 0, 08%, V: = 0, 08%, Mo: = 0, 4%, Cu: = 1%, Ni: = 1%, el resto hierro e impurezas inevitables, para dar un producto semiacabado, como desbastes planos o desbastes planos delgados, b) laminar en caliente el producto semiacabado para dar un fleje laminado en caliente a unatemperatura final de laminado en caliente que asciende a de 750ºC a 950ºC, c) enfriar el fleje laminado en caliente obtenido hasta una temperatura de bobinado que asciende a de temperatura ambiente a 250ºC con una velocidad de enfriamiento que asciende a al menos 10 K/s, d) bobinar el fleje laminado en caliente enfriado.
Description
Acero ferrítico/martensítico altamente resistente
con estructura muy fina.
La invención se refiere a un procedimiento para
producir un fleje laminado en caliente altamente resistente que
posee una estructura granular ultrafina.
Del documento EP1001041A1 se conoce un
procedimiento para fabricar flejes laminados en caliente de este
tipo. Según el procedimiento conocido se cuela un acero que contiene
(en % en masa) 0,01-0,3% de C, hasta 2,0% de Si,
hasta 3,0% de Mn, no más de 0,05% de P, 0,03-0,3% de
Ti y el resto hierro, así como impurezas inevitables, para dar
desbastes planos. Después del recalentamiento a no más de 1150ºC,
los desbastes planos se laminan en caliente en varias etapas para
dar el fleje laminado en caliente. El laminado en caliente se
realiza a temperaturas a las que se produce una recristalización
dinámica del acero. Simultáneamente se ajustan grados de reducción
bajos que deben ascender en la última etapa de laminado del 13% al
30% y en todas las etapas de laminado precedentes a la última etapa
del 4% al 20%. De esta manera debe poder ajustarse la estructura
austenítica de grano fino deseada del fleje laminado en caliente, en
la que el diámetro de grano de la austenita está en el intervalo de
menos de 4 \mum, especialmente menos de 2 \mum. A ser posible
inmediatamente a continuación del laminado en caliente, el fleje
laminado en caliente obtenido se enfría rápidamente hasta una
temperatura que asciende a de 350 a 600ºC para provocar la
formación de ferrita de grano fino. En este sentido, la tasa de
enfriamiento asciende a no menos de 30ºC/s. Según el procedimiento
conocido, la temperatura con la que a continuación se bobina el
fleje debe adecuarse a la temperatura más favorable para el acero
respectivo.
El acero obtenido según el procedimiento conocido
destaca por una buena ductilidad a, simultáneamente, resistencia
comparativamente alta. Así, en los ejemplos expuestos en el
documento EP1001041A1 se alcanzan resistencias a la tracción que
pueden estar normalmente por encima de 500 MPa y ascender a hasta
763 MPa. Simultáneamente, el límite de fluencia está en el intervalo
de al menos 420 MPa a 645 MPa. La relación de límite elástico
("relación de elasticidad") del acero conocido está
normalmente en la zona de al menos 0,75.
Del documento
US-A-4.466.842 se conoce otro
procedimiento para fabricar el fleje laminado en caliente con una
estructura muy fina con tamaños de grano de ferrita de menos de 4
\mum mediante uso de la "recristalización dinámica". El acero
usado para este fin presenta como constituyentes obligatorios,
además de hierro, 0,02-0,3% de C y
0,1-2,0% de Mn. Adicionalmente puede comprender
contenidos de Nb, Ta, Mo y W no caracterizados más detalladamente.
Para obtener diámetros de grano de ferrita de menos de 2,5 \mum
basados en un acero de este tipo es necesaria una temperatura final
de laminado muy baja de menos de 760ºC y una temperatura de
bobinado media de aproximadamente
400ºC.
400ºC.
En el procedimiento conocido del documento
EP-A-0945522 se fabrican igualmente
chapas de acero con estructura muy fina mediante utilización de las
posibilidades de la recristalización dinámica. El acero tratado al
mismo tiempo puede contener, además de hierro y
0,01-0,3% en peso de C y otros componentes
alternativos, hasta 1,0% en peso de Cr y hasta 3,0% en peso de Mn.
Los flejes de acero fabricados a partir de una composición de acero
de este tipo con aplicación de una temperatura de bobinado no
expuesta más detalladamente pueden presentar, entre otros, una
estructura bainítica, bainítica/martensítica, martensítica,
perlítica o perlítica/martensítica. En este sentido, los flejes
laminados en caliente producidos de esta manera pueden presentar, en
el caso de una amplia dispersión, tamaños de grano de ferrita de
menos de 3 \mum.
Del documento DE19911287C1 se conoce otro
procedimiento para fabricar flejes laminados en caliente que
presenten una alta capacidad de deformabilidad y una resistencia
aumentada. Según este procedimiento, se acaba de laminar en continuo
un fleje laminado en caliente (C), especialmente de colada continua
en forma de desbastes planos, desbastes planos delgados recalentados
o directamente utilizados del calor de moldeo, o de fleje moldeado,
y a continuación se enfría en continuo. En este sentido, el
enfriamiento tiene lugar en al menos dos fases de enfriamiento
(t_{CK}, t_{LK}) sucesivas de enfriamiento acelerado hasta una
temperatura final. La primera fase de enfriamiento (t_{CK}) de
enfriamiento acelerado utiliza a más tardar tres segundos después de
la última pasada de laminación del laminado de acabado y el fleje
laminado en caliente (C) se enfría durante la primera fase en
enfriamiento (t_{CK}) de enfriamiento acelerado con una velocidad
de enfriamiento de al menos 150ºC/s. Si según este procedimiento se
trata un acero TRIP con 0,2% en masa de C, 1,8% en masa de Al y 1,6%
en masa de Mn, el resto hierro e impurezas inevitables, entonces
este acero posee una estructura fina con granos de ferrita cuyo
diámetro asciende a menos de 3 \mum.
En el documento
EP-A-0969112 se describe un
procedimiento para fabricar un acero de fase dual en el que un acero
que, además de hierro e impurezas inevitables como constituyentes
obligatorios, puede contener (en % en peso)
0,02-0,25% de C y adicionalmente Mn y/o Cr en
contenidos de, respectivamente, 0,15-3,5%, Si, Al
y/o P en contenidos de, en total, 0,02-4,0%, así
como otros constituyentes alternativos, se lamina en caliente a una
temperatura final de laminado en caliente de
780-880ºC y entonces se enfría con una velocidad de
enfriamiento de más de 5ºC/s hasta temperaturas de bobinado que
están por debajo de 350ºC. Sin embargo, los ejemplos de realización
expuestos en el documento
EP-A-0969112 con relación a este
procedimiento muestran que allí se trataron, respectivamente, altos
contenidos de Si, altos contenidos de Mn y, siempre que estén
presentes, altos contenidos de Cr. Los flejes laminados en caliente
producidos a partir de estos aceros presentan una estructura con
granos de ferrita cuyo diámetro está normalmente por encima de 4
\mum.
Del documento
EP-A-0952235 se conoce un
procedimiento comparable con el estado de la técnica según el
documento EP-A-0969112. En este
procedimiento conocido se trata un acero que puede presentar, además
de otros elementos de aleación, (en % en peso)
0,03-0,3% de C, 0,5-3,5% de Mn y/o
0,5-3,5 de Cr, así como alternativamente
0,5-3,0% de Si. Los ejemplos de realización
concretamente expuestos en el documento
EP-A-0952235 presentan o contenidos
de Si de más del 0,9% o no contienen cromo. Siempre que los ejemplos
en cuestión presenten un contenido de martensita, ésta está
respectivamente por debajo del 5%. Simultáneamente, el diámetro de
los granos de ferrita está respectivamente por encima de 5
\mum.
Finalmente, del documento
JP61-034116 también se conoce un procedimiento con
el que pueden fabricarse flejes laminados en caliente con alta
resistencia. Además, un fleje laminado en caliente se lamina en
caliente a una temperatura final de laminado en caliente de
700-850ºC, entonces se enfría a una velocidad de
enfriamiento de al menos 5ºC/s y finalmente se bobina a una
temperatura de bobinado que asciende a menos de 500ºC a 200ºC. Los
flejes así producidos alcanzan una resistencia a la tracción mínima
de 700 MPa. Sin embargo, en este sentido su ductilidad es baja. Así
presentan relaciones de límites elásticos que están,
respectivamente, por encima de 0,75.
A pesar de las propiedades mejoradas de los
flejes producidos según el procedimiento conocido explicado
anteriormente, los transformadores de flejes laminados en caliente
del tipo en cuestión siempre exigen requisitos más altos, por un
lado, en cuanto a la ductilidad y, por otro lado, a la resistencia a
la tracción.
Por tanto, el objetivo de la invención consistió
en especificar un procedimiento con el que pudieran producirse de
manera segura flejes laminados en caliente en los que estuviera
optimizada adicionalmente la combinación de ductilidad y
resistencia.
Este objetivo se alcanza mediante un
procedimiento para fabricar un fleje laminado en caliente con una
resistencia a la tracción de al menos 700 MPa, con relaciones de
límites elásticos que asciendan a, como máximo, 0,65 para la
dirección longitudinal y, como máximo, 0,66 para la dirección
transversal, y con una estructura granular ultrafina
ferrítica/martensítica y sin perlita que presente una proporción de
martensita de al menos 15% y en la que el diámetro promedio de los
granos de ferrita ascienda a menos de 2,5 \mum, que comprende las
siguientes etapas:
a) colar una masa fundida de acero que contiene
(en % en masa) C: 0,05-0,2%, Si: < 0,9%, P: <
0,06%, Mn: 0,6-1,2%, Al: < 0,05%, Cr:
0,02-0,6%, Nb: \leq 0,08%, Ti: \leq 0,08%, V:
\leq 0,08%, Mo: \leq 0,4%, Cu: \leq 1%, Ni: \leq 1%, el
resto hierro e impurezas inevitables, para dar un producto
semiacabado, como desbastes planos o desbastes planos delgados,
b) laminar en caliente el producto semiacabado
para dar un fleje laminado en caliente a una temperatura final de
laminado en caliente que asciende a de 750ºC a 950ºC,
c) enfriar el fleje laminado en caliente obtenido
hasta una temperatura de bobinado que asciende a de temperatura
ambiente a 250ºC con una velocidad de enfriamiento que asciende a al
menos 10 K/s,
d) bobinar el fleje laminado en caliente
enfriado.
Con la invención se obtiene un fleje laminado en
caliente cuya estructura en esencia está completamente formada de
manera martensítica/ferrítica y libre de perlita. En este sentido,
el fleje laminado en caliente presenta una estructura cuyos granos
de ferrita son ultrafinos. Esto se alcanza mediante la interacción
de la composición de acero tratada previamente facilitada según la
invención, la temperatura final de laminado en caliente
comparativamente alta de 750ºC a 900ºC y el enfriamiento posterior
al laminado en caliente hasta una temperatura de bobinado baja,
cuyo límite superior puede fijarse según la invención a 250ºC y
variar desde este límite superior hasta la temperatura
ambiente.
ambiente.
En el procedimiento según la invención ya no son
necesarios los costosos procedimientos de laminado, como son
necesarios en el estado de la técnica para obtener la finura de
grano de la estructura deseada. Mejor dicho, los parámetros
individuales de la composición del acero y del procedimiento
interaccionan de manera que se obtiene un fleje laminado en caliente
con estructura extremadamente fina. Así, el procedimiento según la
invención puede realizarse tanto por la ruta del tren laminador de
flejes laminados en caliente que comprende una producción de
desbastes planos convencionales, como también con inclusión de una
planta de laminación directa, en la que se producen desbastes
planos delgados como producto semiacabado, que a continuación se
tratan "en línea" en un proceso continuo para dar el fleje
laminado en caliente.
La estructura extremadamente fina de los flejes
laminados en caliente producidos según la invención les
lleva a coeficientes de alargamiento especialmente buenos. Según la invención se ajusta además un diámetro de grano de ferrita promedio que es el más pequeño posible, considerando las propiedades respectivamente exigidas. En los flejes laminados en caliente según la invención, cuya resistencia a la tracción está en el intervalo de 700 MPa a 900 MPa, es preferiblemente de 2,5 \mum, de media. Por el contrario, en el caso de flejes laminados en caliente sumamente resistentes según la invención, el tamaño de grano de ferrita promedio se ajusta preferiblemente a por debajo de 2 \mum, especialmente por debajo de 1 \mum, para también garantizar una ductilidad óptima a altas
resistencias.
lleva a coeficientes de alargamiento especialmente buenos. Según la invención se ajusta además un diámetro de grano de ferrita promedio que es el más pequeño posible, considerando las propiedades respectivamente exigidas. En los flejes laminados en caliente según la invención, cuya resistencia a la tracción está en el intervalo de 700 MPa a 900 MPa, es preferiblemente de 2,5 \mum, de media. Por el contrario, en el caso de flejes laminados en caliente sumamente resistentes según la invención, el tamaño de grano de ferrita promedio se ajusta preferiblemente a por debajo de 2 \mum, especialmente por debajo de 1 \mum, para también garantizar una ductilidad óptima a altas
resistencias.
La presencia de niobio tiene influencia esencial
en la formación de granos de ferrita ultrafinos de este tipo en la
estructura de los flejes laminados en caliente producidos según la
invención. Así, los flejes laminados en caliente que contienen
niobio fabricados según el procedimiento de la invención muestran un
grano de ferrita claramente más fino que los flejes laminados en
caliente producidos de la misma manera que no contienen niobio.
Simultáneamente, la presencia de niobio en la
composición de acero usada según la invención repercute de manera
favorable en la resistencia del fleje laminado en caliente obtenido.
Por tanto, según la invención se prevé que en el acero usado esté
presente al menos 0,03% en masa de niobio. En este sentido, las
influencias positivas del niobio se hacen notar especialmente
entonces cuando se tratan aceros con alto contenido de carbono.
La resistencia del fleje laminado en caliente
producido según la invención también se influye decisivamente
mediante el nivel de su contenido de martensita. Mediante un aumento
de las proporciones de martensita a reducción simultanea de las
proporciones de ferrita pueden obtenerse resistencias a la tracción
en el intervalo de 700 MPa a 1000 MPa. Así, el fleje laminado en
caliente según la invención, que posee una resistencia a la tracción
de hasta 800 MPa, presenta normalmente una estructura ferrítica de
hasta del 60% al 90%. En cambio, en el caso de resistencias a la
tracción que están en el intervalo de 800-900 MPa,
el contenido de ferrita ya se limita hasta aproximadamente del 40%
al 60%. Si se necesitan resistencias de más de 900 MPa, entonces
según la invención se ajusta para esto el contenido de ferrita a del
10% a aproximadamente el 45%. Mediante el contenido de martensita
puede ajustarse así específicamente la resistencia deseada.
Por una lado, la buena ductilidad y, por otro,
las altas resistencias, llevan a una relación especialmente buena de
la ductilidad y la resistencia a la tracción de los flejes laminados
en caliente producidos según la invención. De manera
correspondiente, la relación de límite elástico formada como
relación del límite de alargamiento con respecto a la resistencia a
la tracción en los flejes laminados en caliente producidos según la
invención está normalmente por debajo de 0,7, es decir, claramente
por debajo del valor que puede fijarse en los flejes laminados en
caliente producidos según el procedimiento conocido. También es
característico de la combinación de propiedades opmitizadas de los
flejes laminados en caliente según la invención que su producto de
resistencia a la tracción (Rm) y alargamiento a la rotura (A5) en la
dirección longitudinal del fleje laminado en caliente obtenido,
medido normalmente, ascienda a al menos 15.000 MPa*%.
Debido a esta combinación de propiedades
especiales, los flejes laminados en caliente producidos según la
invención son adecuados de manera especial para fabricar elementos
constructivos de paredes delgadas con conformaciones complejas que,
no obstante, están en condiciones de recibir grandes fuerzas. Así,
las chapas obtenidas a partir de flejes laminados en caliente según
la invención pueden utilizarse de manera especialmente buena para
fabricar unidades constructivas y elementos estructurales de
carrocerías de automóviles que, en el caso de espesores de pared
pequeños, de manera correspondiente peso bajo y diseño costoso,
están en condiciones de recibir grandes
cargas.
cargas.
Acerca del modo en que se enfría el fleje
laminado en caliente después de abandonar el escalón de laminación
de acabado en caliente, el desarrollo de la estructura de grano
ultrafino de los flejes laminados en caliente producidos según la
invención puede influirse directamente. Simultáneamente, el
enfriamiento tiene influencia inmediata en la proporción de
martensita y, asociada a ella, en la resistencia de los flejes
laminados en caliente.
Las resistencias más altas con simultánea
formación de grano más fina se alcanzan cuando el enfriamiento del
fleje laminado en caliente hasta la temperatura de bobinado tiene
lugar en una etapa sin interrupciones. Si por el contrario se
produce un fleje laminado en caliente que, en el marco de la
invención, posee una relación de límite elástico más alta, ésta
puede alcanzarse mediante el enfriamiento del fleje laminado en
caliente en el enfriamiento hasta la temperatura de bobinado, al
principio con una velocidad de enfriamiento que asciende a de 10 a
200 K/s hasta una temperatura intermedia que asciende a
600-700ºC, en ese momento interrupción del
enfriamiento durante 2 a 6 segundos y a continuación enfriamiento
del fleje laminado en caliente con una velocidad de enfriamiento que
asciende a de 10 a 200 K/s hasta la temperatura de bobinado. La
elección de un procedimiento adecuado para el enfriamiento del fleje
laminado en caliente obtenido después del laminado en caliente hasta
la temperatura de bobinado baja posibilita entonces de manera
sencilla la adecuación óptima de las propiedades respectivas del
fleje laminado en caliente producido según la invención a los
requisitos exigidos por el usuario.
A continuación se explica más detalladamente la
invención mediante ejemplos de realización.
Las figuras 1 y 2 muestran micrografías de cuatro
flejes laminados en caliente producidos según diferentes variantes
del procedimiento según la invención.
En los diagramas 1 y 2 están representados
gráficamente los resultados de los experimentos explicados a
continuación.
Se realizaron numerosos experimentos de
laminación en laboratorio en los que se usaron cuatro masas fundidas
de acero S1, S2, S3, S4, cuyas composiciones se exponen en la tabla
1.
| C | Mn | P | S | Si | Al | N | Cr | Nb | |
| S1 | 0,188 | 1,05 | 0,004 | 0,004 | 0,82 | 0,030 | 0,0031 | 0,42 | - |
| S2 | 0,181 | 1,02 | 0,004 | 0,003 | 0,81 | 0,032 | 0,0022 | 0,42 | 0,047 |
| S3 | 0,077 | 1,02 | 0,005 | 0,003 | 0,81 | 0,030 | 0,0020 | 0,41 | 0,045 |
| S4 | 0,073 | 1,02 | 0,032 | 0,003 | 0,11 | 0,025 | 0,0022 | 0,41 | 0,057 |
| Resto hierro e impurezas inevitables, datos en % en masa, |
En el caso de las masas fundidas S1, S2 se
trataba de aceros con alto contenido de carbono. A excepción de los
contenidos de niobio, las aleaciones de ambos aceros S1, S2 son
esencialmente idénticas. Sin embargo, el acero S1 no contiene
niobio, mientras que el acero S2 presenta contenidos de niobio. Por
tanto, mediante los aceros S1 y S2 pudo demostrarse qué efectos
positivos tenía la presencia de niobio en una aleación de acero con
alto contenido de carbono, tratada según la invención.
De manera comparable se demostró el efecto de
silicio mediante los aceros S3 y S4. Aparte del contenido de Si,
sus composiciones son esencialmente iguales. Sin embargo, en el caso
del acero S3 se reduce el contenido de Si a un mínimo, mientras que
el acero S4 presenta contenidos de silicio dignos de mención.
Los desbastes planos moldeados a partir de los
aceros S1-S4 se trataron en cuatro series de
experimentos V1-V4 diferentes para dar,
respectivamente, el fleje laminado en caliente.
En la serie de experimentos V1, los desbastes
planos se laminaron en caliente en un escalón de laminado para dar,
respectivamente, flejes laminados en caliente de 3,5 mm de espesor.
Después de abandonar el escalón de laminado en caliente, los flejes
laminados en caliente obtenidos se enfriaron en dos pasos con pausas
de enfriamiento intercaladas controladas hasta la temperatura de
bobinado antes de que se bobinaran para dar bobinas. El enfriamiento
tuvo lugar en la primera sección con una primera velocidad de
enfriamiento K1 hasta una temperatura de parada del enfriamiento Ts,
entonces se interrumpió durante una pausa con la duración P antes de
que se continuara en la segunda sección de enfriamiento con una
segunda velocidad de enfriamiento K2 hasta la temperatura de
bobinado HT.
La temperatura de parada del enfriamiento Ts se
situó en el intervalo de temperatura en el se produce la formación
de ferrita. De esta manera se ajustó respectivamente de manera
específica un determinado contenido de ferrita en el fleje laminado
en caliente obtenido.
De igual manera se realizaron las series de
experimentos V2 y V3. No obstante, la temperatura final de laminado
en caliente en la serie de experimentos V2 era más baja que en la
serie de experimentos V1 y en la serie de experimentos V3 más baja
que en la serie de experimentos V2.
En la serie de experimentos V4, el laminado en
caliente se terminó a la misma temperatura final de laminado en
caliente que en la serie de experimentos V2. No obstante, al
laminado en caliente no se le conectó ningún enfriamiento de varias
etapas, sino que el enfriamiento hasta la temperatura de bobinado
tuvo lugar continuamente en un tren con una única, alta velocidad de
enfriamiento K1.
En la tabla 2 se recopilan los parámetros de
funcionamiento "temperatura final de laminado en caliente ET",
"velocidad de enfriamiento K1", "temperatura de parada del
enfriamiento Ts", "duración de pausa P", "velocidad de
enfriamiento K2" y "temperatura de bobinado HT" y "espesor
de fleje laminado en caliente d" mantenidos respectivamente en
las series de experimentos V1-V4.
| ET | K1 | Ts | P | K2 | HT | mm | |
| ºC | K/s | ºC | s | K/s | ºC | mm | |
| V1 | 860 | 80 | 660 | 3 | 80 | TA | 3,5 |
| V2 | 820 | 80 | 660 | 3 | 80 | TA | 3,5 |
| V3 | 780 | 80 | 660 | 3 | 80 | TA | 3,5 |
| V4 | 820 | 200 | Enfriamiento en un tren | TA | 3,5 |
En las tablas 3a a 3d se exponen las propiedades
mecánicas "límite de alargamiento R_{p0,2}", "resistencia a
la tracción R_{m}", "relación de límite elástico
R_{p0,2}/R_{m}", "alargamiento uniforme A_{g}",
"alargamiento A_{5}", "producto de resistencia a la
tracción R_{m} y alargamiento A_{5} R_{m}*A_{5}"
determinadas en "dirección longitudinal L" y "dirección
transversal Q", así como las respectivas proporciones de
estructura de "ferrita FA" "bainita BA", "martensita
MA", "austenita residual RA" y el "diámetro de grano de
ferrita FØ" promedio respectivamente determinado de los flejes
laminados en caliente obtenidos en las series de experimentos
V1-V4.
En la figura 1 se representa la micrografía de un
fleje laminado en caliente que se produjo en la serie de
experimentos V4 con un enfriamiento sin interrupciones después del
laminado en caliente a partir de una masa fundida S2 que presentaba
tanto un alto contenido de carbono como también un contenido de
niobio. En este ejemplo, el tamaño promedio de los granos de ferrita
determinado mediante un análisis de imagen convencional asciende a 1
\mum.
La figura 2 muestra la micrografía de un fleje
laminado en caliente también producido en la serie de experimentos
V4 a partir de la masa fundida S4 que presentaba un bajo contenido
de carbono y un contenido de silicio minimizado. En este ejemplo el
tamaño promedio de los granos de ferrita asciende a 1,6 \mum.
En un fleje laminado en caliente que se produjo
en la serie de experimentos V2 a partir de la masa fundida S1 que
poseía un alto contenido de carbono, pero ninguna proporción de
niobio (enfriamiento con pausa de enfriamiento), el tamaño promedio
de los granos de ferrita ascendió a 2,6 \mum.
En un fleje laminado en caliente que se fabricó
en la serie de experimentos V1 a partir de la masa fundida S3 que
presentaba un bajo contenido de carbono a un contenido de silicio
aumentado pudo determinarse un tamaño promedio de los granos de
ferrita de 2 \mum.
Se mostró que la estructura más fina y las
resistencias más grandes se presentaban en los flejes laminados en
caliente que se enfriaron en la serie de experimentos V4 partiendo
de la temperatura final de laminado en caliente en un tren con alta
velocidad de enfriamiento hasta la temperatura de bobinado HT.
Aparece un refinamiento adicional de la estructura cuando todavía se
ajustan velocidades de enfriamiento más altas. La invención prevé de
manera correspondiente según una configuración ventajosa un
intervalo de la velocidad de enfriamiento que varíe de 10 K/s a
1000 K/s. La invención prevé especialmente que se trabaje con
velocidades de enfriamiento de al menos 50 K/s. El mantenimiento de
esta tasa de enfriamiento mínima asegura que siempre se alcance la
finura de grano respectivamente deseada.
Simultáneamente, de los resultados de los
experimentos se deduce la influencia favorable de los contenidos de
silicio y niobio en la finura de grano de la estructura. Esto se
documenta especialmente mediante las figuras
1 y 2.
1 y 2.
Los resultados de las series de experimentos V1 a
V4 están representados otra vez gráficamente en el diagra-
ma 1.
ma 1.
En el diagrama 2 está representada la resistencia
a la tracción de los flejes laminados en caliente producidos de
manera según la invención a partir de las masas fundidas
S1-S4 en función del contenido de ferrita. Puede
reconocerse claramente que se alcanzan resistencias a la tracción
más altas con contenidos de ferrita decrecientes en favor de los
contenidos de martensita crecientes. Simultáneamente, del diagrama 2
se deduce el potencial de la aleación individual. Entonces, a partir
de las masas fundidas S1 y S2 con alto contenido de carbono pueden
producirse de manera segura flejes laminados en caliente que están
en el extremo del intervalo de resistencia a la tracción de 900 MPa
a 1100 MPa. Por el contrario, con las composiciones de acero S3 y S4
que presentan bajos contenidos de carbono pueden fabricarse flejes
laminados en caliente con resistencias a la tracción de al menos 700
MPa. Con esto está claro que, además de los parámetros de
procedimiento "velocidad de enfriamiento" y "pausa de
enfriamiento", los elementos de aleación carbono, niobio y
silicio son, en este orden, las variables de control más importantes
con las que pueden ajustarse, mediante una estructura ultrafina
martensítica/ferrítica respecto a los granos de ferrita, las
propiedades de materiales de los flejes laminados en caliente
producidos según la invención.
Con los experimentos pudo demostrarse igualmente
que con el procedimiento según la invención pueden producirse de
manera segura flejes laminados en caliente cuya resistencia a la
tracción ascendía normalmente a más de 700 MPa. Simultáneamente, el
límite de alargamiento estaba normalmente por debajo de 500 MPa, de
manera que en ninguno de los flejes laminados en caliente estudiados
se superó un valor de la relación de límite elástico de 0,65
especialmente favorable para las aplicaciones pretendidas para los
flejes laminados en caliente producidos según la invención.
Claims (10)
1. Procedimiento para producir un fleje laminado
en caliente altamente resistente con una resistencia a la tracción
de al menos 700 MPa, con relaciones de límite elástico que ascienden
a, como máximo, 0,65 para la dirección longitudinal y, como máximo,
0,66 para la dirección transversal, y con una estructura granular
ultrafina ferrítica/martensítica y sin perlita que presenta una
proporción de martensita de al menos 15% y en la que el diámetro
promedio de los granos de ferrita ascienda a menos de 2,5 \mum,
que comprende las siguientes etapas:
a) colar una masa fundida de acero que contiene
(en % en masa)
el resto hierro e impurezas inevitables, para dar
un producto semiacabado, como desbastes planos o desbastes planos
delgados,
b) laminar en caliente el producto semiacabado
para dar un fleje laminado en caliente a una temperatura final de
laminado en caliente que asciende a de 750ºC a 950ºC,
c) enfriar el fleje laminado en caliente obtenido
hasta una temperatura de bobinado que asciende a de temperatura
ambiente a 250ºC con una velocidad de enfriamiento que asciende a al
menos 10 K/s,
d) bobinar el fleje laminado en caliente
enfriado.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el enfriamiento del fleje laminado en
caliente hasta la temperatura de bobinado tiene lugar en una
etapa.
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el fleje laminado en caliente en el
enfriamiento se enfría al principio hasta la temperatura de bobinado
con una velocidad de enfriamiento que asciende a de 10 a 200 K/s
hasta una temperatura intermedia que asciende a
600-700ºC, porque en ese momento se interrumpe el
enfriamiento durante 2 a 6 segundos y porque el fleje laminado en
caliente se enfría a continuación con una velocidad de enfriamiento
que asciende a de 10 a 200 K/s hasta la temperatura de bobinado.
4. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la masa fundida de acero contiene al
menos 0,03% en masa de Nb.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
diámetro promedio de los granos de ferrita asciende a menos de 2
\mum.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
diámetro promedio de los granos de ferrita asciende a menos de 0,1
\mum.
7 Procedimiento según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque la velocidad de
enfriamiento asciende a de 10 K/s a 1000 K/s.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
velocidad de enfriamiento asciende a al menos 50 K/s.
9. Fleje laminado en caliente fabricado mediante
el procedimiento representado según una de las reivindicaciones 1 a
6, caracterizado porque el producto de la resistencia a la
tracción (Rm) y el alargamiento a la rotura (A5) asciende a al menos
15.000 MPa*%.
\newpage
10. Fleje laminado en caliente según la
reivindicación 9, caracterizado porque su resistencia a la
tracción (Rm) asciende a más de 900 MPa.
11. Fleje laminado en caliente según una de las
reivindicaciones 9 ó 10, caracterizado porque su resistencia
a la tracción asciende a hasta 1100 MPa.
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