ES2316950T3

ES2316950T3 - Chapa de acero de fase laminada en caliente provista de la caracteristicas de una chapa laminada en frio.

Info

Publication number: ES2316950T3
Application number: ES04425878T
Authority: ES
Inventors: Giovanni Arvedi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-11-24
Filing date: 2004-11-24
Publication date: 2009-04-16
Anticipated expiration: 2024-11-24
Also published as: ATE419399T1; EP1662011A1; HRP20090024T3; PL1662011T3; EP1662011B1; SI1662011T1; PT1662011E; DK1662011T3; DE602004018791D1

Abstract

Una chapa de acero de fase dual de bajo contenido en carbono laminada en caliente con una estructura compuesta de ferrita y martensita, provista de un grosor de 1 hasta 8 mm, particularmente adecuada para fabricar piezas prensadas en frío y cortadas que requieren características mecánicas de la capacidad de conformación y una recuperación elástica muy pequeña, que consiste en acero peritéctico con análisis químico, caracterizada porque tiene la siguiente composición: C 0,06 - 0,15%, Mn 1,0 - 2,0%, S<= 0,80%, P <= 0,010%, S <= 0,005%, Cr < 0,30%, Ni <= 0,30%, Mo <= 0,03%, Al 0,030 ÷ 0,050%, con el resto siendo Fe y las inevitables impurezas y provista de un perfil geométrico constante en la longitud completa y tolerancias en el grosor entre ñ 0,06 mm y ñ 0,15 mm para valores del grueso de hasta 8,00 mm, con una corona entre el centro de la chapa y el borde lateral inferior a 0,07 mm, estando provista de una estructura microcristalina con una finura de grano mejor que el grado 10 de la norma ASTM E 112 en un porcentaje superior al 80% de la estructura completa.

Description

Chapa de acero de fase dual laminada en caliente provista de las características de una chapa laminada en frío.

La presente invención se dirige a una chapa de acero de fase dual laminada en caliente provista de características similares a aquellas de la correspondiente chapa de acero de fase dual laminada en frío.

Son conocidas las chapas de acero de bajo contenido en carbono del tipo de fase dual (ferrítica-martensítica), que son laminadas en frío, las cuales tienen características geométricas y metalúrgicas especiales, así como las relativas a la planitud y a la deformabilidad, de modo que las hacen particularmente adaptadas a la fabricación de piezas prensadas o cortadas que requieren tolerancias muy estrictas, particularmente cuando se diseñan para la industria de la fabricación de automóviles con un grosor de más de 1,0 mm.

También es conocido que la chapa de acero de fase dual obtenida mediante laminación en caliente, de acuerdo con el procedimiento expuesto en las patentes EP 0019193, EP 0072867, US 4790889 y US 4561910, no presenta características de calidad, particularmente con relación a su capacidad de ser trabajada en frío, que puedan ser consideradas comparables con aquellas de las chapas de acero de fase dual obtenidas mediante laminado en frío.

Una característica básica de este producto, especialmente cuando está pensado para formar partes estructurales en el campo de la industria del automóvil, es de hecho la tendencia a ser conformada en frío, así como una buena resistencia mecánica que es adecuada para absorber impactos como consecuencia de las pruebas de choque recientemente desarrolladas en el sector del automóvil. Se ha encontrado que estos aceros deben mostrar una microestructura principalmente formada de ferrita y, como una parte más ligera, de martensita o bainita, es decir una estructura de alta dureza que se puede obtener enfriando repentinamente el acero desde una temperatura intercrítica comprendida entre 700 y 800ºC. De este modo la austenita residual enriquecida con carbono se convierte en martensita, dando lugar a granos formados de estructuras en forma de aguja muy duras y frágiles las cuales, cuando se insertan en una matriz ferrítica mucho más blanda, permiten el conformado en frío de piezas, incluso de forma compleja, que está presente en un porcentaje muy bajo, nunca superior al 20% (martensita).

También es conocido que este tipo de acero requiere adiciones significantes de cromo y fósforo, especialmente el primer elemento mencionado, a fin de incrementar la capacidad del acero para ser endurecido y mejorar la producción de carburos, mientras el segundo elemento mencionado se añade para hacer la ferrita más dura y causar que el límite de fluencia se eleve. Ambos elementos tienen también el efecto de incrementar la resistencia a la atracción.

Como ya se ha indicado antes en este documento, estos productos generalmente derivan de chapas laminadas en frío y recocidas continuamente, mientras sólo durante la etapa de enfriamiento después del recocido se obtiene la estructura de fase dual deseada para conseguir las características anteriormente mencionadas. Por otra parte este tipo de proceso, con el laminado en frío y el recocido subsiguiente, implica cargas bastante importantes en tanto en cuanto se refiere a los costes y al tiempo requeridos, por lo que se siente de forma más y más continuada la necesidad en este campo de la obtención de una chapa de acero laminada en caliente de fase dual que esté provista de las mismas características mecánicas del acero laminado en frío tradicional.

Un objeto de la presente invención es por lo tanto proporcionar una chapa de acero del tipo anteriormente mencionado que tenga, a diferencia de otros aceros de fase dual laminados en frío que ya son conocidos, las mismas características y puede reemplazar sin problemas una chapa de acero de fase dual laminada en frío, en particular para piezas prensadas en frío o cortadas.

Otro objeto de la presente invención es el de proporcionar una chapa de acero que, incluso sin adiciones importantes de cromo ni fósforo, esté provista de las mismas calidades como se ha mencionado, las cuales son peculiares de los aceros en los que están presentes cantidades considerables de estos dos elementos.

La chapa según la presente invención preferiblemente, aunque no exclusivamente, se fabrica por medio de plantas en línea del tipo delgado y plano, como se describe en el documento EP 0415987 a nombre del presente solicitante y se ilustra esquemáticamente en la figura 1 y está caracterizada, como se establece en la reivindicación 1, por un contenido en carbono comprendido entre 0,06 y 0,15%, manganeso entre 1,0 y 2,0% y otros elementos, dentro de las gamas en% como sigue: C 0,06 - 0,15%, Mn 1,0 - 2,0%, Si \leq 0,80%, P \leq 0,010%, S \leq 0,005%, Cr < 0,30%, Ni \leq 0,30%, Mo \leq 0,03%, Al 0,030 \div 0,050%, con el resto siendo Fe y las inevitables impurezas. Esta chapa tiene una composición química más pobre que aquella de la chapa de este tipo según la técnica anterior y muestra un perfil geométrico constante a lo largo de la longitud completa, con tolerancias bajas con relación al grosor, comparables con aquellas típicas de una chapa laminada en frío.

Objetos, ventajas y características adicionales de la chapa de acero de fase dual según la presente invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la siguiente descripción con referencia a los dibujos adjuntos en los cuales:

la figura 1, muestra esquemáticamente una planta de fundición y laminado en línea del tipo delgado y plano, particularmente adecuada para la fabricación de chapas de acero según la invención;

la figura 2 muestra un gráfico que representa las características mecánicas, particularmente con relación al prensado en frío, de una chapa de acero de fase dual según la invención cuando se compara con una chapa laminada en frío del mismo grosor; y

la figura 3 muestra un diagrama de las variaciones, obtenidas gráficamente por puntos, de la frecuencia con la cual se detecta estadísticamente la presencia de ciertas dimensiones del grano ferrítico en un número de rollos.

Como ya se ha indicado antes en este documento, la chapa de acero de fase dual según la presente invención preferiblemente, aunque no exclusivamente, está fabricada en plantas de tipo delgado y plano como se representa esquemáticamente en la figura 1, en donde se hace referencia particular a la planta que es el objeto de la patente EP 0415987. En ella se pueden distinguir las siguientes etapas del proceso, aguas abajo de la etapa de fundición continua: a) reducción del núcleo líquido; b) etapa del desbastado directamente adjunta a la fundición continua; c) calentamiento en un horno de inducción; d) mantenimiento de la temperatura en un horno provisto de un mandril interior; e) laminación de acabado; f) enfriamiento controlado compacto; y g) enrollado en una bobina. Se ha encontrado de hecho que las condiciones particulares de trabajo típicas de esta planta, proporcionan al producto final una estructura particularmente delgada y homogénea con las consecuencias positivas sobre las características físico-químicas del propio producto final.

Las características que presenta el producto, como se establece en la reivindicación 1, es decir, la chapa de acero de bajo contenido en carbono laminada en caliente con una estructura de fase dual (formada de ferrita y martensita), son básicamente: un grosor de 1 hasta 8 mm con tolerancias comprendidas entre \pm 0,06 mm y \pm 0,15 mm, un paralelismo < 0,05 mm y una estructura con una finura de grano mejor que el grado 10 de la norma ASTM E 112.

En la siguiente tabla se indican, para diversos grosores desde 1,5 hasta 8 mm, las correspondiente tolerancias normales, respectivamente para los rollos en caliente normales, las chapas laminadas en frío (que se distinguen entre tolerancias normales y escritas) y las tolerancias que pertenecen a una chapa de fase dual según la invención. En la última columna, también se indican los valores de la corona o convexidad, es decir que corresponde a las diferencias entre los valores del grosor medido centralmente y en los bordes laterales de la chapa.

TABLA 1

1

Es fácil de ver que las tolerancias, como se detecta para la chapa de acero laminada en caliente según la presente invención no sólo corresponden en promedio a menos de la mitad de las tolerancias con relación a las chapas laminadas en caliente tradicionales, sino que incluso son inferiores que las tolerancias estrictas de las chapas en frío provistas del mismo grosor.

Además, con referencia a la figura 3 se puede observar a partir de un análisis microcristalino de la estructura de una chapa de acero según la invención que más del 80% de los granos, detectados en promedio en diversas posiciones en la chapa y estadísticamente para un número de chapas, tiene dimensiones inferiores que aquellas que corresponden al grado 10 de la norma ASTM E 112 y por consiguiente una finura mejor que ese grado.

Estas características, junto con una tensión de rotura > 20%, hacen este tipo de chapa laminada en caliente particularmente adecuada para una cizalladura fina y una formación de taladros por punzonado, así como para el estampado en frío de formas complejas. En particular se ha probado de forma práctica que con chapas según la invención ha sido posible formar curvas a ángulos rectos y de 180º con un radio \leq 3 veces el grosor de la chapa para grosores
\leq 3,0 mm y \leq 5 veces el grosor para chapas provistas de grosores \geq 3,1 mm sin que dé lugar a defectos en la zona de la tensión máxima, confirmando esto la buena plasticidad del material. Está claro que estos resultados se han hecho posibles gracias a la microestructura de grano fino con desarrollo homogéneo del grano en cada dirección, o del tipo poligonal, con una separación completa de los carburos de hierro de los granos ferríticos. Una estructura de este tipo elimina cualquier recuperación elástica del material en el conformado, permitiendo por lo tanto cumplir de ese modo tolerancias muy estrictas.

Han sido llevadas a cabo pruebas experimentales de la capacidad de conformación mediante la comparación con chapas laminadas en frío del mismo grueso. A partir de estas pruebas parece que, como resulta a partir de la figura 2, las líneas del diagrama del límite de conformación relativas a dos chapas de acero diferentes se pueden superponer, confirmando esto que la chapa según la invención puede reemplazar adecuadamente una laminada en frío. Las pruebas de la capacidad de conformación que han sido llevadas a los gráficos en la figura 2 han sido llevadas a cabo en una chapa provista de un grosor de 1,0 mm a la temperatura ambiente con un molde provisto de un diámetro de 100 mm y una velocidad de estampación de 1 mm/s.

La homogeneidad y la finura de la estructura microcristalina por lo tanto parecen ser las razones de la capacidad de deformación particular presentada por este tipo de chapa.

Se debe indicar que, en el caso de la presente invención, el porcentaje en el cual están presentes los elementos cromo y fósforo puede estar limitado a los valores establecidos, sin necesidad alguna de que sean añadidas cantidades elevadas de estos elementos, aunque se mantienen las mismas buenas calidades, gracias al hecho de que la temperatura del desbaste, la pre-chapa y la chapa laminada nunca baja por debajo de los valores críticos más allá de los cuales precipitan los carburos de cromo y el fósforo se separa de la solución sólida.

Claims

1. Una chapa de acero de fase dual de bajo contenido en carbono laminada en caliente con una estructura compuesta de ferrita y martensita, provista de un grosor de 1 hasta 8 mm, particularmente adecuada para fabricar piezas prensadas en frío y cortadas que requieren características mecánicas de la capacidad de conformación y una recuperación elástica muy pequeña, que consiste en acero peritéctico con análisis químico, caracterizada porque tiene la siguiente composición: C 0,06 - 0,15%, Mn 1,0 - 2,0%, Si \leq 0,80%, P \leq 0,010%, S \leq 0,005%, Cr < 0,30%, Ni \leq 0,30%, Mo \leq 0,03%, Al 0,030 \div 0,050%, con el resto siendo Fe y las inevitables impurezas y provista de un perfil geométrico constante en la longitud completa y tolerancias en el grosor entre \pm 0,06 mm y \pm 0,15 mm para valores del grueso de hasta 8,00 mm, con una corona entre el centro de la chapa y el borde lateral inferior a 0,07 mm, estando provista de una estructura microcristalina con una finura de grano mejor que el grado 10 de la norma ASTM E 112 en un porcentaje superior al 80% de la estructura completa.

2. Una chapa de acero de fase dual según la reivindicación 1 caracterizada porque está provista de un coeficiente de tensión a la rotura > 20%.