ES2316713T3 - PROCEDURE FOR THE THERMAL TREATMENT OF A COLD ROLLED STEEL BAND, APPROPRIATE FOR THE CONFORMED, AND STEEL BAND AS OBTAINED. - Google Patents
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Abstract
Description
Procedimiento para el tratamiento térmico de una banda de acero laminado en frío, apropiada para el conformado, y banda de acero así obtenida.Procedure for heat treatment of a cold rolled steel strip, suitable for forming, and steel band thus obtained.
La presente invención tiene por objeto la fabricación de bandas de acero mediante laminado en frío, en particular las bandas de acero destinadas a unos tratamientos de conformado, por ejemplo la embutición profunda.The present invention aims at the manufacture of steel bands by cold rolling, in particular steel bands intended for treatments shaped, for example deep drawing.
La invención se refiere más particularmente a un procedimiento para el tratamiento térmico de una banda de acero laminada en frío, con el fin de conferirle una gran resistencia y una gran capacidad de conformado.The invention relates more particularly to a procedure for heat treatment of a steel band cold rolled, in order to give it great strength and a great capacity of conformed.
De una manera general, las bandas de acero destinadas a unas operaciones de conformado, en particular de alta capacidad de conformado, son unas bandas laminadas en frío. Este tipo de banda presenta en efecto unas propiedades favorables, y en particular una buena ductilidad, para las operaciones previstas. De manera general, estas propiedades son el resultado de tratamientos térmicos de recocido y de enfriamiento bien conocidos.In a general way, the steel bands intended for forming operations, particularly high forming capacity, are cold rolled bands. This type of band has indeed favorable properties, and in particularly good ductility, for the planned operations. From In general, these properties are the result of treatments thermal annealing and cooling well known.
Por otra parte se sabe que es posible producir unos aceros que presenten por un lado una gran resistencia y por otro una ductilidad elevada confiriéndoles una estructura bifásica (también denominada, en inglés, estructura "dual phase"). Esta estructura bifásica está constituida esencialmente por una matriz ferrítica blanda, en la que han sido dispersadas unas finas partículas de martensita. De forma esquemática, se considera que la matriz ferrítica asegura la ductilidad del acero, mientras que la resistencia es proporcionada por la martensita, que es una fase de dureza elevada, obtenida mediante una operación de templado.On the other hand it is known that it is possible to produce steels that have great resistance on the one hand and another a high ductility giving them a biphasic structure (also called, in English, "dual phase" structure). This biphasic structure consists essentially of a matrix soft ferritic, in which fine ones have been dispersed martensite particles Schematically, the ferritic matrix ensures the ductility of the steel, while the resistance is provided by martensite, which is a phase of high hardness, obtained through a tempering operation.
Desde un punto de vista metalúrgico, se forma la estructura bifásica definida anteriormente en una banda de acero sometiéndola a un tratamiento térmico adecuado en varias etapas que comprenden un recocido y un templado. Según un procedimiento conocido, se realiza el recocido calentando la banda de acero hasta una temperatura de recocido situada en la zona intercrítica del diagrama de equilibrio del acero, entre los puntos de transformación A1 (temperatura del eutectoide) y A3 (temperatura mínima en la que la fase austenítica \gamma es la única fase estable del acero). La banda de acero es mantenida a continuación a esta temperatura de recocido durante un tiempo suficiente para convertir la estructura ferrítica inicial del acero en una estructura mixta de ferrita y de austenita. Se realiza a continuación el templado enfriando brutalmente la banda de acero hasta una temperatura inferior a la temperatura Ms de transformación de la austenita en martensita.From a metallurgical point of view, the Biphasic structure defined above in a steel band subjecting it to a suitable heat treatment in several stages that They comprise an annealing and a tempering. According to a procedure known, annealing is performed by heating the steel band until an annealing temperature located in the intercritical zone of the balance diagram of the steel, between the transformation points A1 (eutectoid temperature) and A3 (minimum temperature at which the austenitic phase γ is the only stable phase of the steel). The steel band is then maintained at this temperature of annealing for a sufficient time to convert the structure initial ferritic steel in a mixed structure of ferrite and austenite The tempering is then carried out by cooling brutally the steel band to a temperature below the Ms temperature of transformation of austenite into martensite.
En particular se ha descrito y reivindicado un procedimiento de este tipo en el documento WO-A-02/00947. En este procedimiento conocido, la temperatura del recocido, situada en la zona intercrítica entre los puntos de equilibrio A1 y A3 del acero, es seleccionada de manera que asegura la formación de como máximo 20% (preferentemente de 10 a 15%) en volumen de austenita en la estructura mixta de ferrita y austenita, con el fin de conferir al acero una resistencia elevada sin afectar por ello sustancialmente su ductilidad. Se citan las temperaturas de 725 a 825ºC. Para la temperatura de templado, inferior a la temperatura crítica Ms, se citan las temperaturas inferiores a 350ºC, por ejemplo temperaturas de 120 a 340ºC o la temperatura ambiente.In particular, a procedure of this type in the document WO-A-02/00947. In this known procedure, the annealing temperature, located in the intercritical zone between balance points A1 and A3 of the steel, is selected in a way that ensures the formation of at most 20% (preferably 10 to 15%) by volume of austenite in the mixed structure of ferrite and austenite, in order to confer to the high strength steel without substantially affecting its ductility The temperatures of 725 to 825 are cited. For the tempering temperature, lower than the critical temperature Ms, is cite temperatures below 350 ° C, for example temperatures from 120 to 340 ° C or room temperature.
Preferentemente se realiza el tratamiento térmico de las bandas de acero según el procedimiento descrito anteriormente según un proceso en continuo, en una instalación en línea. Razones de inversión y volumen en el suelo imponen limitar la duración de las diferentes etapas del procedimiento. Así en el procedimiento conocido descrito en la solicitud de patente mencionada anteriormente, se realiza el calentamiento de la banda de acero hasta la temperatura de recocido a una velocidad de por lo menos 150ºC/s, ventajosamente de 150 a 350ºC/s, el mantenimiento de la banda de acero a esta temperatura no excede los 20 s y la velocidad de enfriamiento hasta la temperatura crítica de templado Ms es de por lo menos 300ºC/s (por ejemplo de 300 a 1.000ºC/s).The treatment is preferably performed thermal of the steel bands according to the procedure described previously according to a continuous process, in an installation in line. Reasons for investment and volume in the land impose limit the duration of the different stages of the procedure. So in the known procedure described in the patent application mentioned above, the heating of the band of steel to annealing temperature at a speed of so minus 150ºC / s, advantageously 150 to 350ºC / s, maintaining the steel band at this temperature does not exceed 20 s and the cooling rate to critical tempering temperature Ms is at least 300 ° C / s (for example 300 to 1,000 ° C / s).
En el procedimiento conocido que acaba de ser
descrito, ha resultado particularmente difícil, incluso imposible,
alcanzar el equilibrio termodinámico de la estructura mixta de
ferrita y de austenita a la salida del recocido, lo que convierte
al procedimiento en inestable. En la práctica, efectivamente ha
resultado que este equilibrio únicamente podía ser alcanzado tras
un largo periodo de mantenimiento de la banda de acero a la
temperatura de recocido. Este largo periodo
necesita la
construcción de una línea muy larga, lo que representa inversiones
importantes como explotación industrial.In the known procedure that has just been described, it has proved particularly difficult, even impossible, to achieve the thermodynamic equilibrium of the mixed ferrite and austenite structure at the exit of annealing, which makes the process unstable. In practice, it has effectively turned out that this balance could only be achieved after a long period of maintenance of the steel band at annealing temperature. This long period
It needs the construction of a very long line, which represents important investments such as industrial exploitation.
El documento JP-A-60 100 630 describe un procedimiento en el que una banda de acero que contiene, en peso, de 0,02 a 0,15% C, 0,2 a 3,5% Mn, 0,01 a 0,15% P y no más de 0,10% Al y, además, por lo menos uno o dos, seleccionados de entre el grupo A, constituido por 1-1,5% Si, 0,1 a 1% Cr y Mo respectivamente y 5-100 ppm B, y el grupo B constituido por 0,01 a 0,20% V y Ti respectivamente y 0,01 a 0,10% de Nb, siendo el resto hierro, es sometida a un templado de 3-60 segundos en un intervalo de temperaturas comprendido entre el punto de transformación Ac3 y Ac3+50ºC. La banda de acero es enfriada a continuación en la región bifásica de ferrita y austenita en el intervalo de temperaturas comprendido entre el punto de transformación Ar3 y el punto de transformación Ar1 y es mantenida durante por lo menos 20 segundos a esta temperatura. La banda es enfriada a continuación a la velocidad crítica de enfriado CR (ºC/sec) de la ecuación:The document JP-A-60 100 630 describes a procedure in which a steel band containing, by weight, from 0.02 to 0.15% C, 0.2 to 3.5% Mn, 0.01 to 0.15% P and not more than 0.10% Al and, in addition, at least one or two, selected from the group A, consisting of 1-1.5% Si, 0.1 to 1% Cr and Mo respectively and 5-100 ppm B, and group B consisting of 0.01 to 0.20% V and Ti respectively and 0.01 to 0.10% of Nb, being the rest iron, is subjected to a temperate of 3-60 seconds in a temperature range between the transformation point Ac3 and Ac3 + 50 ° C. The steel band is then cooled in the biphasic region of ferrite and austenite in the temperature range included between the transformation point Ar3 and the transformation point Ar1 and is held for at least 20 seconds at this temperature. The band is then cooled to speed Critical cooling CR (ºC / sec) of the equation:
(1)logCR(ºC)=-1,73 [Mn(%)+3,5 P(%)] + 3,95(1) logCR (ºC) = - 1.73 [Mn (%) + 3.5 P (%)] + 3.95
o más allá en velocidad media en el intervalo de temperaturas comprendido entre 600 y 300ºC y la velocidad de la ecuación:or beyond at medium speed in the temperature range between 600 and 300 ° C and the speed of equation:
(2);logCR(ºC)=-1,73 [Mn(%)+0,26Si (%)+3,5 P(%)+1,3Cr(%)+2,67Mo(%)] + 3,95(2); logCR (ºC) = - 1.73 [Mn (%) + 0.26 Yes (%) + 3.5 P (%) + 1.3 Cr (%) + 2.67Mo (%)] + 3.95
o más allá en el caso de adición de Si, etc. Sin embargo, se modifica el valor 3,95 de la ecuación (2) a 3,40 en el caso de adición de B.or beyond in the case of adding Yes, etc. However, the value 3.95 of equation (2) is modified to 3.40 in the case of adding B.
La invención prevé remediar este inconveniente del procedimiento conocido descrito más arriba, proporcionando un procedimiento nuevo para el tratamiento térmico de una banda de acero laminada en frío, que le confiera unas propiedades de resistencia mecánica reproducibles, en particular una gran ductilidad y una gran resistencia, en unas instalaciones industriales en línea de volumen reducido.The invention provides for remedying this inconvenience. of the known procedure described above, providing a new procedure for heat treatment of a band of cold rolled steel, which gives it some properties of reproducible mechanical resistance, in particular a large ductility and great resistance, in facilities Industrial line of reduced volume.
La invención se refiere a un procedimiento para el tratamiento térmico de una banda de acero laminada en frío, que comprende un calentamiento hasta una temperatura de recocido superior a la temperatura A3, una estabilización a dicha temperatura de recocido y un templado hasta una temperatura inferior a la temperatura crítica Ms de transformación martensítica, estando el procedimiento caracterizado porque se selecciona una temperatura de recocido a la temperatura A3 de transformación austenítica y porque entre la estabilización a la temperatura de recocido y el templado, se somete la banda de acero a un enfriamiento hasta una temperatura intermedia situada en la zona intercrítica entre los puntos de transformación A1 y A3, y se la estabiliza a dicha temperatura intermedia.The invention relates to a method for The heat treatment of a cold rolled steel strip, which comprises heating to an annealing temperature higher than the A3 temperature, a stabilization to said Annealing temperature and tempering to a lower temperature at the critical temperature Ms of martensitic transformation, being the procedure characterized in that a temperature is selected of annealing at temperature A3 of austenitic transformation and because between the annealing temperature stabilization and the tempered, the steel band is subjected to cooling to a intermediate temperature located in the intercritical zone between transformation points A1 and A3, and stabilizes it to said intermediate temperature
En el procedimiento según la invención, las temperaturas A1 y A3 son bien conocidas en el medio siderúrgico. La temperatura A1 que corresponde a la temperatura del eutectoide del diagrama de equilibrio de la aleación hierro-carbono. Es de aproximadamente 725ºC pero puede variar en función de los elementos de la aleación del acero y de la velocidad de calentamiento de la banda de acero hasta la temperatura de recocido. La temperatura A3 es la temperatura mínima en la que la fase \gamma es la única fase estable del acero. Ésta depende de la composición del acero, en particular de su contenido de carbono, y de la velocidad de calentamiento hasta la temperatura de recocido.In the process according to the invention, the A1 and A3 temperatures are well known in the steel industry. The temperature A1 corresponding to the eutectoid temperature of the alloy balance diagram iron-carbon It is about 725ºC but may vary depending on the alloy elements of the steel and of the heating speed of the steel strip to the Annealing temperature The A3 temperature is the minimum temperature in which the γ phase is the only stable phase of steel. This it depends on the composition of the steel, in particular its content carbon, and heating rate up to temperature Annealing
La temperatura crítica Ms de transformación martensítica es también bien conocida en el medio siderúrgico. Es la temperatura límite bajo la cual, durante un enfriamiento rápido del acero desde la temperatura de recocido, se transforma la austenita en martensita sin formación de perlita. Esta temperatura crítica y la velocidad de enfriamiento necesaria para la transformación en martensita dependen de la composición del acero y de la temperatura de recocido.The critical temperature Ms of transformation Martensitic is also well known in the steel industry. Is the limit temperature under which, during rapid cooling of the steel from the annealing temperature, the Austenite in martensite without perlite formation. This temperature critical and the cooling rate necessary for the transformation into martensite depend on the composition of the steel and of annealing temperature.
Según la invención, la temperatura de recocido es superior a la temperatura A3 del acero, de tal manera que el acero tratado se encuentra entonces en la zona austenítica del diagrama de equilibrio de las fases del acero. La elección de la temperatura óptima de recocido dependerá de la composición del acero, en particular de su contenido de carbono. En el caso de un acero poco aleado, que comprende de 0,08 a 0,15% en peso de carbono, la temperatura de recocido es generalmente superior a 830ºC y se sitúa ventajosamente entre 850 y 880ºC.According to the invention, the annealing temperature is higher than the A3 temperature of the steel, such that the treated steel is then in the austenitic zone of equilibrium diagram of the steel phases. The choice of the optimum annealing temperature will depend on the composition of the steel, in particular of its carbon content. In the case of a low alloy steel, which comprises 0.08 to 0.15% by weight of carbon, the annealing temperature is generally higher than 830 ° C and is advantageously between 850 and 880 ° C.
El calentamiento de la banda de acero hasta la temperatura de recocido se realiza ventajosamente a gran velocidad, de manera que se reduce el volumen de la instalación de recocido y se optimiza la estructura cristalina del acero. Se recomiendan unas velocidades superiores a 100ºC/s, siendo preferidas las velocidades de 100 a 300ºC/s. El calentamiento del acero hasta la temperatura de recocido se puede realizar en un horno calentado por cualquier medio de calentamiento clásico. Éste puede, por ejemplo, comprender un calentamiento con gas natural, un calentamiento con fuel oil o un calentamiento eléctrico por inducción. Hornos de este tipo son bien conocidos en la técnica.The heating of the steel band until the Annealing temperature is advantageously performed at high speed, so that the annealing facility volume is reduced and the crystal structure of the steel is optimized. Some are recommended speeds above 100 ° C / s, with speeds being preferred from 100 to 300ºC / s. Heating of steel to temperature Annealing can be done in an oven heated by any classic heating medium. This one can, for example, understand a heating with natural gas, a heating with fuel oil or an electric heating by induction. Furnaces of this type are well known in the art.
A la salida del calentamiento hasta la temperatura de recocido, la banda de acero es sometida a una etapa de estabilización. Durante la misma, se mantiene la banda de acero a la temperatura de recocido durante un tiempo suficiente para transformar el acero en austenita y formar una austenita homogénea. La duración de esta etapa de estabilización depende de la temperatura a la que se realiza y de la composición del acero. Al realizarse esta etapa de estabilización en un horno regulado por termostato, se tiene interés en que esta etapa sea tan corta como sea posible, por razones de volumen y de inversión. En la práctica, se mantiene generalmente por debajo de 1 minuto, siendo convenientes por lo general tiempos de 1 a 20s.At the exit of the heating until the annealing temperature, the steel band is subjected to a stage of stabilization. During the same, the steel band is maintained at annealing temperature for a sufficient time to transform steel into austenite and form a homogeneous austenite. The duration of this stabilization stage depends on the temperature at which it is made and the composition of the steel. To the perform this stabilization stage in an oven regulated by thermostat, you are interested in making this stage as short as possible, for reasons of volume and investment. In practice, it is generally kept below 1 minute, being convenient Usually times from 1 to 20s.
Según la invención, la estabilización a la temperatura de recocido es seguida de un enfriamiento hasta una temperatura intermedia situada en la zona intercrítica. Por definición, la zona intercrítica es la zona de equilibrio del acero, situada entre la temperatura A1 y la temperatura A3. Corresponde a la zona de coexistencia de una fase ferrítica \alpha y de una fase austenítica \gamma. La elección del valor óptimo para la temperatura intermedia dependerá de las propiedades que se buscan para la banda de acero sometida al tratamiento térmico. Por lo general, se selecciona de manera que al equilibrio corresponda como máximo 20% (por ejemplo del 5 al 20%) en peso de austenita, siendo por lo general convenientes los valores de 10 al 15% en peso de austenita. Esta temperatura óptima depende de la temperatura A3 del acero en cuestión y, por lo tanto, de la composición del mismo y puede ser determinada fácilmente partiendo del diagrama de equilibrio de los aceros. En la práctica, en la mayoría de los casos son convenientes temperaturas de 600 a 750ºC.According to the invention, stabilization at Annealing temperature is followed by cooling to intermediate temperature located in the intercritical zone. By definition, the intercritical zone is the equilibrium zone of the steel, located between temperature A1 and temperature A3. Corresponds to the coexistence zone of a ferritic phase α and an austenitic phase γ. The choice of value optimal for the intermediate temperature will depend on the properties that are sought for the steel band undergoing treatment thermal. Usually, it is selected so that at equilibrium corresponds to a maximum of 20% (for example 5 to 20%) by weight of austenite, the values of 10 to 10 being generally convenient 15% by weight austenite. This optimal temperature depends on the A3 temperature of the steel in question and, therefore, of the composition of it and can be easily determined by starting of the balance diagram of steels. In practice, in the Most cases are convenient temperatures of 600 to 750 ° C.
Generalmente se realiza el enfriamiento hasta la temperatura intermedia con ayuda de un enfriamiento con gas ("gas jet cooling"). Se realiza ventajosamente a una velocidad superior a 50ºC/s, por ejemplo de 100 a 150ºC/s.Cooling is generally performed until intermediate temperature with the help of gas cooling ("gas jet cooling "). It is advantageously performed at a higher speed at 50 ° C / s, for example 100 to 150 ° C / s.
El enfriamiento de la banda de acero hasta la temperatura intermedia es seguido de una estabilización a esta temperatura. La estabilización a la temperatura intermedia consiste en mantener la banda de acero a la temperatura intermedia seleccionada durante el tiempo suficiente para transformar una fracción de la austenita en ferrita y alcanzar el equilibrio termodinámico de las dos fases presentes (ferrítica y austenítica). La duración de la estabilización a la temperatura intermedia es generalmente superior a 2 s. En la práctica, es habitualmente de por lo menos de 5 s. No se tiene interés en que sobrepase los 25 s. Generalmente son convenientes unas duraciones de 5 a 15 s. Se realiza la fase de estabilización a la temperatura intermedia preferentemente en un horno de baja inercia, también denominado horno túnel.The cooling of the steel band until the intermediate temperature is followed by stabilization at this temperature. The intermediate temperature stabilization consists in keeping the steel band at the intermediate temperature selected for long enough to transform a Ferrite austenite fraction and reach equilibrium thermodynamic of the two phases present (ferritic and austenitic). The duration of stabilization at intermediate temperature is generally greater than 2 s. In practice, it is usually of at least 5 s. There is no interest in exceeding 25 s. Generally, durations of 5 to 15 s are convenient. Be performs the stabilization phase at the intermediate temperature preferably in a low inertia oven, also called tunnel oven
A la salida de la estabilización a la temperatura intermedia, la banda de acero es sometida a un templado. Éste consiste en enfriar la banda de acero hasta una temperatura inferior a la temperatura crítica Ms, con una velocidad de enfriamiento suficiente para transformar la fase austenítica en martensita sin formación de perlita. La elección de los valores óptimos para la temperatura de templado y la velocidad de enfriamiento dependerán, en particular, de la composición del acero y de la temperatura intermedia. Estos valores óptimos pueden ser determinados fácilmente mediante unos ensayos de laboratorio. En la práctica, se escoge una temperatura de inicio de templado comprendida entre 600 y 750ºC y una velocidad de enfriamiento superior a 100ºC/s. Se puede realizar el templado, por ejemplo, mediante la pulverización de una niebla de agua y aire comprimido o por inmersión en un baño de agua caliente (por ejemplo a una temperatura de 70 a 90ºC). Para el enfriamiento hasta la temperatura del templado, se recomiendan especialmente unas velocidades de 300 a 1.000ºC/s.At the exit of the stabilization at intermediate temperature, the steel band is subjected to tempering. This consists of cooling the steel band to a temperature below the critical temperature Ms, with a speed of sufficient cooling to transform the austenitic phase into martensite without perlite formation. The choice of values optimal for tempering temperature and speed of cooling will depend, in particular, on the composition of the steel and of the intermediate temperature. These optimal values can be easily determined by laboratory tests. In the practical, a tempering start temperature is chosen between 600 and 750ºC and a cooling rate higher than 100ºC / s. Tempering can be performed, for example, by spraying a mist of water and compressed air or by immersion in a hot water bath (for example at a temperature from 70 to 90 ° C). For cooling to tempering temperature, especially recommended speeds of 300 to 1,000 ° C / s.
En otra forma de realización del procedimiento según la invención, se realiza el templado sumergiendo la banda de acero en una baño de galvanización, idealmente un baño de zinc fundido a una temperatura de 460 a 500ºC.In another embodiment of the procedure according to the invention, tempering is performed by submerging the band of steel in a galvanization bath, ideally a zinc bath melted at a temperature of 460 to 500 ° C.
En otra forma de realización particular del procedimiento según la invención, a la salida del templado, se somete la banda de acero a una operación de sobreenvejecimiento compatible con la galvanización, destinada a precipitar el carbono soluble conformado durante la transformación de la austenita en martensita. Mediante esta operación, se reduce la sensibilidad del acero al envejecimiento y se mejora su ductilidad.In another particular embodiment of the process according to the invention, at the exit of the tempering, subject the steel band to an aging operation compatible with galvanization, intended to precipitate carbon soluble formed during the transformation of austenite into martensite Through this operation, the sensitivity of the aging steel and its ductility is improved.
Por comparación con el procedimiento conocido descrito anteriormente, el procedimiento según la invención permite conferir a unas bandas de acero laminadas en frío unas propiedades mecánicas óptimas, que son reproducibles, en unas instalaciones industriales en línea, no siendo necesarios un volumen y una inversión excesivos. Este resultado ventajoso del procedimiento según la invención, en particular la reproductibilidad de las propiedades buscadas, es imputable, por un lado a la elección de una temperatura de recocido que coloca el punto de equilibrio termodinámico del acero en la zona austenítica y, por otro lado, a realizar previamente al templado un enfriado hasta una temperatura intermedia que coloca el punto representativo del acero en la zona intercrítica. Los inventores han descubierto que este ventajoso resultado del procedimiento según la invención tiene su origen en la velocidad de transformación y de difusión del carbono en el acero durante el recocido y durante el enfriamiento intermedio que le sigue. En particular los inventores han descubierto que en el procedimiento según la invención, la transformación directa de una fase ferrítica unitaria en una fase austenítica unitaria, mediante calentamiento, seguida de una transformación de dicha fase austenítica unitaria en una fase mixta de ferrita y de austenita mediante enfriamiento requiere menos tiempo que una transformación directa de una fase ferrítica unitaria en una fase mixta de ferrita y austenita mediante calentamiento (procedimiento conocido descrito en el documento WO-A-02/00947).By comparison with the known procedure described above, the process according to the invention allows confer some cold rolled steel bands on some properties optimal mechanics, which are reproducible, in facilities industrial line, not being necessary a volume and a excessive investment This advantageous result of the procedure according to the invention, in particular the reproducibility of the properties sought, is attributable, on the one hand to the choice of an annealing temperature that sets the equilibrium point thermodynamic steel in the austenitic zone and, on the other hand, to prior to tempering, cooling to a temperature intermediate that places the representative point of steel in the area intercritical The inventors have discovered that this advantageous result of the process according to the invention has its origin in the speed of transformation and diffusion of carbon in steel during annealing and during intermediate cooling that follow. In particular the inventors have discovered that in the method according to the invention, the direct transformation of a unitary ferritic phase in a unitary austenitic phase, by heating, followed by a transformation of said phase unitary austenitic in a mixed phase of ferrite and austenite by cooling requires less time than a transformation direct from a unitary ferritic phase in a mixed ferrite phase and austenite by heating (known procedure described in WO-A-02/00947).
El procedimiento según la invención se aplica a todas las bandas de acero de bajo contenido en carbono del tipo bifásico (o "dual phase") definido anteriormente. Es especialmente conveniente para las bandas de acero LC ('Low Carbon') laminadas en frío de 0,3 a 2 mm de espesor, destinadas a un conformado tal como el aplicado en la fabricación de componentes utilizados en la industria del automóvil. Mas particularmente, el procedimiento de tratamiento térmico según la invención se aplica especialmente bien a las bandas de acero con bajos contenidos en carbono y en manganeso, en particular a las bandas de acero que contienen de 0,06 a 0,2% en peso de carbono y de 0,6 a 2,0% en peso de manganeso. Ejemplos de aceros LC para los que el procedimiento según la invención es conveniente comprenden de 0,08 a 0,15% en peso de carbono y 0,6 a 1,5% en peso de manganeso. El contenido en silicio es preferentemente inferior a 0,5% en peso, por ejemplo está situado entre 0,01 y 0,4% en peso.The method according to the invention applies to all low carbon steel bands of the type biphasic (or "dual phase") defined above. Is especially suitable for LC ('Low) steel bands Carbon ') cold rolled 0.3 to 2 mm thick, intended for a shaped as applied in the manufacture of components Used in the automobile industry. More particularly, the heat treatment procedure according to the invention is applied especially well for steel bands with low contents in carbon and manganese, in particular to the steel bands that contain 0.06 to 0.2% by weight of carbon and 0.6 to 2.0% by weight Manganese Examples of LC steels for which the process according to the invention it is convenient to comprise from 0.08 to 0.15% by weight of carbon and 0.6 to 1.5% by weight of manganese. The content in silicon is preferably less than 0.5% by weight, for example it is between 0.01 and 0.4% by weight.
La banda de acero laminada en frío empleada en el procedimiento de tratamiento térmico según la invención procede generalmente de un planchón fabricado en un laminador en caliente.The cold rolled steel strip used in the heat treatment process according to the invention proceeds usually of a slab made of a rolling mill in hot.
Por lo tanto, la invención se refiere asimismo a un procedimiento de fabricación de una banda de acero adaptada para el conformado, según el cual que se somete un planchón de acero a un laminado en caliente a una temperatura situada en la zona austenítica del acero, se somete la chapa recogida del laminado en caliente a un bobinado a una temperatura de 680 a 750ºC, y a continuación a un laminado en frío con una tasa de reducción del 50 al 80% y se somete a continuación la chapa recogida del laminado en frío a un tratamiento térmico de acuerdo con la invención.Therefore, the invention also relates to a manufacturing process for a steel band adapted to the forming, according to which a steel slab is subjected to a hot rolled at a temperature located in the area austenitic steel, the sheet collected from the laminate is subjected to heat a winding at a temperature of 680 to 750 ° C, and at continuation to a cold rolling with a reduction rate of 50 to 80% and then the sheet collected from the laminate is subjected to cold to a heat treatment according to the invention.
Según el procedimiento de fabricación de bandas de acero adaptado al conformado según la invención, se fabrican unas bandas de acero destinadas a la industria del automóvil.According to the band manufacturing procedure made of steel adapted to the forming according to the invention, are manufactured steel bands intended for the automotive industry.
La figura 1 es un diagrama que esquematiza las diferentes etapas de funcionamiento de dos procedimientos distintos para el tratamiento térmico de una banda de acero dulce de estructura bifásica, destinada a un conformado.Figure 1 is a diagram that schematizes different stages of operation of two different procedures for the heat treatment of a mild steel band of Biphasic structure, intended for a forming.
La figura 2 es un esquema que muestra el mecanismo de formación de la austenita con la fracción volumétrica indicada por P en ordenadas, a partir de una estructura homogénea ferrítica (curva 11) o a partir de una estructura homogénea austenítica (curva 12).Figure 2 is a diagram showing the mechanism of formation of austenite with the volumetric fraction indicated by P in ordinates, from a homogeneous structure ferritic (curve 11) or from a homogeneous structure austenitic (curve 12).
En estas figuras, los mismos números de referencia tienen significados idénticos.In these figures, the same numbers of Reference have identical meanings.
En la figura 1, la escala de las abscisas representa el tiempo y la escala de las ordenadas representa las temperaturas. La línea designada en su conjunto por el número de referencia 1 representa el procedimiento de tratamiento térmico del estado de la técnica. La línea designada en su conjunto por el número de referencia 5 representa un procedimiento de tratamiento térmico de acuerdo con la invención.In figure 1, the scale of the abscissa represents the time and the scale of the ordinates represents the temperatures The line designated as a whole by the number of reference 1 represents the heat treatment procedure of the state of the art The line designated as a whole by the reference number 5 represents a treatment procedure thermal according to the invention.
El procedimiento según el estado de la técnica, está representado por la línea 1 en la figura 1 y comprende las siguientes etapas sucesivas:The procedure according to the state of the art, is represented by line 1 in figure 1 and comprises following successive stages:
- --
- un calentamiento 2 de la banda de acero hasta una temperatura de recocido T_{1}, situada en la zona intercrítica (entre las temperaturas A1 y A3) del acero tratado;a heating 2 of the steel strip to a temperature of annealed T_ {1}, located in the intercritical zone (between temperatures A1 and A3) of the treated steel;
- --
- una estabilización 3 del acero a la temperatura de recocido T_{1};a 3 stabilization of the steel at annealing temperature T1;
- --
- un templado 4 hasta la temperatura ambiente, a una velocidad superior a la velocidad crítica de transformación de la austenita en martensita.a 4 tempered to room temperature, at a speed greater than the critical rate of transformation of austenite into martensite
\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
El procedimiento según la invención, esquematizado por la línea 5 en la figura 1, comprende las etapas siguientes:The process according to the invention, schematized by line 5 in figure 1, it comprises the steps following:
- --
- un calentamiento 6 de la banda de acero hasta una temperatura de recocido T_{2} situada en la fase austenítica (por encima de la temperatura A3) del acero tratado;a heating 6 of the steel strip to a temperature of annealing T 2 located in the austenitic phase (above the temperature A3) of the treated steel;
- --
- una estabilización 7 del acero a la temperatura del recocido T_{2};a 7 stabilization of the steel at annealing temperature T2;
- --
- un enfriamiento 8 hasta una temperatura T_{3} situada en la zona intercrítica (entre las temperaturas A1 y A3) del acero tratado.a cooling 8 to a temperature T 3 located in the zone intercritical (between temperatures A1 and A3) of steel treaty.
- --
- Una estabilización 9 del acero a la temperatura T_{3};A stabilization 9 of the steel at the temperature T3;
- --
- Une templado 10 hasta la temperatura ambiente, a una velocidad superior a la velocidad crítica de transformación de la austenita en martensita.Unites 10 tempered to room temperature, at a higher speed at the critical rate of transformation of austenite into martensite
\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
En la figura 2, la escala de las abscisas representa el tiempo y la escala de las ordenadas representa el contenido en austenita del acero. La línea 11 corresponde al tratamiento térmico según el estado de la técnica (esquematizado por la línea 1 en la figura 1) y la línea 12 corresponde al tratamiento térmico según la invención (esquematizado por la línea 5 en la figura 1).In figure 2, the scale of the abscissa represents the time and the scale of the ordinates represents the austenite content of steel. Line 11 corresponds to heat treatment according to the state of the art (schematized along line 1 in figure 1) and line 12 corresponds to heat treatment according to the invention (schematized by line 5 in figure 1).
En el tratamiento térmico esquematizado por la línea 11, el acero que se encuentra inicialmente en la zona de equilibrio de la ferrita es calentado hasta la temperatura de recocido T_{1} situada en la zona intercrítica del diagrama de equilibrio (entre las temperaturas A1 y A3). Una fracción de ferrita se transforma en austenita y se necesita un tiempo substancial t_{1} para alcanzar el equilibrio.In the heat treatment outlined by the line 11, the steel that is initially in the area of Ferrite equilibrium is heated to the temperature of annealing T_ {1} located in the intercritical area of the diagram equilibrium (between temperatures A1 and A3). A fraction of ferrite it becomes austenite and substantial time is needed t_ {1} to reach equilibrium.
En el tratamiento térmico esquematizado por la línea 12, el acero en primer lugar es calentado a la temperatura de recocido T_{2} situada en la zona de equilibrio de la austenita (superior a la temperatura A3 del diagrama de equilibrio). El tiempo necesario para obtener una transformación de la totalidad de la ferrita en austenita es muy corto y está representado por t_{2}. A continuación, el acero es enfriado hasta la temperatura intermedia T_{3} situada en la zona intercrítica del diagrama de equilibrio y mantenido a esta temperatura el tiempo necesario para obtener una transformación de una fracción de austenita en ferrita.In the heat treatment outlined by the line 12, the steel is first heated to the temperature of Annealing T2 located in the austenite equilibrium zone (higher than temperature A3 of the equilibrium diagram). He time needed to obtain a transformation of all the ferrite in austenite is very short and is represented by t_ {2}. Then the steel is cooled to the temperature intermediate T_ {3} located in the intercritical area of the diagram equilibrium and maintained at this temperature the time necessary to get a transformation of a fraction of austenite in ferrite
Se observa en el diagrama de la figura 2 que con el procedimiento según la invención, el tiempo total t_{3} necesario para obtener la estructura bifásica estable de ferrita y austenita es netamente inferior al tiempo t_{1} que es necesario en el procedimiento del estado de la técnica.It is observed in the diagram of figure 2 that with the method according to the invention, the total time t 3 necessary to obtain the stable two-phase ferrite structure and austenite is clearly less than the time t_ {1} that is necessary in the prior art procedure.
Los ejemplos descritos a continuación pondrán en evidencia el interés del procedimiento según la invención.The examples described below will put in evidence the interest of the process according to the invention.
En cada uno de los ejemplos se ha empleado una banda de acero aleada débilmente (0,1% en peso de carbono y 1,25% en peso de manganeso) de 0,7 mm de espesor, procedente de un laminador en frío. La banda de acero ha sido sometida a un tratamiento térmico, con el objetivo de conferirle una estructura bifásica (ó "dual phase") que comprende unos granos de martensita dispersados en una matriz de ferrita.In each of the examples a weakly alloyed steel band (0.1% by weight carbon and 1.25% in manganese weight) 0.7 mm thick, from a cold rolling mill The steel band has undergone a heat treatment, in order to give it a structure biphasic (or "dual phase") comprising grains of martensite dispersed in a ferrite matrix.
(Ensayo de referencia)(Essay of reference)
La banda de acero ha sido sometida a un tratamiento térmico de acuerdo con el estado de la técnica, representado esquemáticamente por la línea 1 en la figura 1. Este tratamiento térmico ha comprendido un calentamiento rápido 2 de algunos segundos hasta una temperatura de recocido de 800ºC, una estabilización 3 a esta temperatura durante 3 minutos y un templado 4 hasta la temperatura ambiente.The steel band has undergone a heat treatment according to the state of the art, schematically represented by line 1 in figure 1. This heat treatment has included a rapid heating 2 of a few seconds to an annealing temperature of 800 ° C, a 3 stabilization at this temperature for 3 minutes and a warm 4 to room temperature.
Al finalizar el ensayo, se han medido las propiedades mecánicas de la banda de acero y se ha analizado la estructura cristalina del acero. Los resultados están consignados en la tabla 1 siguiente, en la queAt the end of the trial, the mechanical properties of the steel band and the crystal structure of steel. The results are recorded in Table 1 below, in which
- --
- YS designa el límite elástico expresado en megapascales (MPa);Ys designates the elastic limit expressed in megapascals (MPa);
- --
- TS designa la carga de ruptura a la tracción, expresada en megapascales (MPa);TS designates the tensile breaking load, expressed in megapascals (MPa);
- --
- Eltot designa el alargamiento total a la ruptura por tracción, expresado en % de la longitud inicial de la probeta;Eltot designates total elongation at tensile rupture, expressed in% of the initial length of the specimen;
- --
- F designa una fase de ferrita;F designates a ferrite phase;
- --
- M designa una fase de martensita;M designates a martensite phase;
- --
- P designa una fase de perlita.P designates a phase of perlite.
(Ensayo de referencia)(Essay of reference)
La banda de acero ha sido sometida a un tratamiento térmico de acuerdo con el estado de la técnica, representado de forma esquemática por la línea 1 en la figura 1. Este tratamiento térmico ha comprendido un calentamiento rápido de algunos segundos hasta una temperatura de recocido de 800ºC, una estabilización a esta temperatura durante 3 minutos seguida de un enfriamiento en agua hirviendo (2 segundos) hasta una temperatura de 641ºC y un templado hasta la temperatura ambiente.The steel band has undergone a heat treatment according to the state of the art, represented schematically by line 1 in figure 1. This heat treatment has included rapid heating of a few seconds to an annealing temperature of 800 ° C, a stabilization at this temperature for 3 minutes followed by a cooling in boiling water (2 seconds) to a temperature of 641 ° C and a tempered to room temperature.
Las propiedades mecánicas y la estructura del acero al final del ensayo están consignadas en la tabla 1 siguiente.The mechanical properties and structure of the steel at the end of the test are listed in table 1 next.
(Ensayo de referencia)(Essay of reference)
La banda de acero ha sido sometida a un tratamiento térmico de acuerdo con el estado de la técnica, representado de forma esquemática por la línea 1 en la figura 1. Este tratamiento térmico ha comprendido un calentamiento rápido de algunos segundos hasta una temperatura de recocido de 800ºC, una estabilización a esta temperatura durante 3 minutos seguida de un enfriamiento con aire (14 segundos) hasta una temperatura de 516ºC y un templado hasta la temperatura ambiente.The steel band has undergone a heat treatment according to the state of the art, represented schematically by line 1 in figure 1. This heat treatment has included rapid heating of a few seconds to an annealing temperature of 800 ° C, a stabilization at this temperature for 3 minutes followed by a air cooling (14 seconds) to a temperature of 516 ° C and a tempered to room temperature.
Las propiedades mecánicas y la estructura del acero al final del ensayo están consignadas en la tabla 1 siguiente.The mechanical properties and structure of the steel at the end of the test are listed in table 1 next.
(De acuerdo con la invención)(According to the invention)
La banda de acero ha sido sometida a un tratamiento térmico de acuerdo con la invención, representado de forma esquemática por la línea 5 en la figura 1. Este tratamiento térmico ha comprendido un calentamiento rápido 6 de algunos segundos hasta una temperatura de recocido de 865ºC, una estabilización 7 a esta temperatura durante 40 segundos, un enfriamiento intermedio rápido 8 a una velocidad superior a 100ºC/s hasta una temperatura de 650ºC, una estabilización 9 a la temperatura de 650ºC durante 10 segundos y un templado 10 hasta la temperatura ambiente.The steel band has undergone a heat treatment according to the invention, represented by schematic form on line 5 in figure 1. This treatment thermal has included a rapid heating 6 of some seconds to an annealing temperature of 865 ° C, a 7 stabilization at this temperature for 40 seconds, a fast intermediate cooling 8 at a speed exceeding 100 ° C / s up to a temperature of 650 ° C, a stabilization 9 to the temperature of 650ºC for 10 seconds and a temperate 10 until the room temperature.
Las propiedades mecánicas y la estructura del acero al final del ensayo están consignadas en la tabla 1 siguiente.The mechanical properties and structure of the steel at the end of the test are listed in table 1 next.
Una comparación de los resultados de los ejemplos 1 a 3 muestra que en el procedimiento de la técnica anterior una estructura bifásica estable de ferrita y de martensita necesita una estabilización de larga duración a la temperatura de recocido (3 minutos), seguida de un enfriamiento preliminar lento (14 segundos) antes del templado. En ausencia de este enfriamiento preliminar lento, la estructura obtenida no es estable ni reproducible o contiene una fase de perlita inoportuna, que perjudica las propiedades mecánicas de la banda de acero. El procedimiento de la invención permite obtener las características deseadas en términos de estabilidad de la microestructura y de propiedades mecánicas, sin necesitar un largo periodo de recocido, ni un enfriamiento lento antes del templado.A comparison of the results of the Examples 1 to 3 show that in the technique procedure anterior a stable biphasic structure of ferrite and martensite it needs a long-term stabilization at the temperature of Annealing (3 minutes), followed by slow preliminary cooling (14 seconds) before tempering. In the absence of this cooling preliminary preliminary, the structure obtained is not stable nor reproducible or contains an inopportune perlite phase, which harms the mechanical properties of the steel band. He procedure of the invention allows to obtain the characteristics desired in terms of microstructure stability and of mechanical properties, without needing a long annealing period, Not a slow cooling before tempering.
Claims (10)
- --
- un calentamiento hasta una temperatura de recocido superior a la temperatura A3 y una estabilización a dicha temperatura de recocido durante un periodo inferior a un minuto;a heating to an annealing temperature greater than A3 temperature and a stabilization at said annealing temperature for a period of less than one minute;
- --
- un enfriamiento a una velocidad superior a 50ºC/s hasta una temperatura intermedia situada en la zona intercrítica entre los puntos de transformación A1 y A3, y una estabilización a dicha temperatura intermedia durante un periodo de 5 a 15 segundos; ya cooling at a speed exceeding 50 ° C / s to a temperature intermediate located in the intercritical zone between the points of transformation A1 and A3, and a stabilization at said temperature intermediate for a period of 5 to 15 seconds; Y
- --
- un templado hasta una temperatura inferior a la temperatura crítica Ms de transformación martensítica, de manera que, durante el proceso de templado de la banda de acero, ésta es sumergida en un baño de galvanización mantenido a una temperatura comprendida entre 460 y 500ºC.a tempered to a temperature below the critical temperature Ms of martensitic transformation, so that, during the process Tempered steel band, it is submerged in a bath of galvanization maintained at a temperature between 460 and 500 ° C
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