ES2561059T3

ES2561059T3 - Procedimiento de fabricación de una pieza de características mecánicas muy elevadas a partir de una plancha laminada y revestida

Info

Publication number: ES2561059T3
Application number: ES06820214.2T
Authority: ES
Inventors: Alain Bello; Vivian Fabbri; Gérard DUGELAY
Original assignee: ArcelorMittal France SA
Current assignee: ArcelorMittal France SA
Priority date: 2005-10-27
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2016-02-24
Anticipated expiration: 2026-10-12
Also published as: WO2007048883A1; EP1943368A1; US9611530B2; RU2379373C1; KR100989533B1; CN101400819A; MA30003B1; EP1943368B1; BRPI0617934B1; CA2627394C; JP2009513826A; UA87246C2; BRPI0617934A2; WO2007048895A1; US11060161B2; JP4814949B2; ZA200803591B; KR20080055957A; PL1943368T3; US20090025836A1

Abstract

Pieza de acero revestida con un compuesto formado, en más del 90 % de su espesor, por al menos una fase a base de Zn Fe, cuyo contenido en peso de Fe sea igual o superior al 65 % y cuya proporción Fe/Zn sea de entre 1,9 y 4, estando el compuesto formado por al menos un tratamiento térmico de aleación entre el acero y un revestimiento previo que sea una aleación de zinc que incluya, en proporciones expresadas en peso, entre 0,7 y 2,5 % de aluminio y, opcionalmente, uno o más elementos seleccionados entre: Pb <=0,003 % Sb <=0,003 % Bi<=0,003 % 0,002 % <=Si<=0,070 % La <0,05 % Ce <0,05 %, siendo el resto zinc e impurezas inevitables.

Description

DESCRIPCION

Procedimiento de fabricacion de una pieza de caracterlsticas mecanicas muy elevadas a partir de una plancha laminada y revestida 5

[0001] La invencion se refiere a la fabricacion de piezas de acero revestido laminado en caliente o en frlo con elevada resistencia mecanica, as! como resistencia a la corrosion.

[0002] Para algunas aplicaciones, se busca producir piezas de acero que combinen una elevada resistencia 10 mecanica, una gran resistencia a los impactos y una buena resistencia a la corrosion. Este tipo de combinacion es

particularmente deseable en la industria del automovil, donde el objetivo es producir vehlculos significativamente mas ligeros. Esto se puede lograr, en particular, utilizando piezas de aceros con propiedades mecanicas muy elevadas cuya microestructura sea martensltica o bainltico-martensltica: piezas anti-intrusion, estructurales o de seguridad de los vehlculos de motor, como guardabarros, travesanos de parachoques, refuerzos de puertas o de 15 pilares centrales, soportes de rueda, etc., requieren, por ejemplo, las cualidades mencionadas.

[0003] La publicacion EP1630244A1 describe un procedimiento de fabricacion de una pieza de acero mediante moldeado en caliente en prensa, a partir de una preforma previamente revestida con una aleacion de zinc que cuente con menos de 0,5 % en peso de aluminio, de modo que se evite la excesiva formacion de oxidos de

20 aluminio en la superficie del revestimiento.

[0004] La publicacion EP0365682B1 describe un proceso para producir una plancha de acero prepintada, que incluye una etapa de revestimiento por templado en caliente en un bano de zinc, que contenga, en particular, entre 0,3 y 3,5 % de aluminio en peso.

25

[0005] La patente FR20004427 y la solicitud de patente EP1143029A1 divulgan un proceso de fabricacion en el que se dispone de una plancha de acero laminada provista de un revestimiento metalico previo de zinc o de una aleacion a base de zinc, cuyo acero posee, por ejemplo, una resistencia a la rotura de alrededor de 500 MPa. Se corta a continuacion la plancha para obtener una preforma, que se somete a un tratamiento termico con el fin de

30 formar un compuesto de aleacion en la superficie y efectuar un prensado en caliente de la preforma. A continuacion, se enfrla dicha preforma en condiciones adecuadas para dar al acero una elevada dureza. A partir de un acero con una resistencia inicial de 500 MPa, se obtienen, por ejemplo, piezas con una resistencia mecanica superior a 1500 MPa. El compuesto aleado formado por interdifusion del revestimiento previo y del acero durante el tratamiento termico garantiza as! una proteccion contra la corrosion y la descarburacion y una funcion de lubricacion a alta 35 temperatura, que permite prolongar la vida util de las herramientas de prensado en caliente.

[0006] En comparacion con un procedimiento de prensado en caliente en piezas desnudas, es decir, sin revestimiento previo, la presencia del compuesto proporciona una proteccion contra la descarburacion durante el calentamiento en el horno. Tambien permite prescindir de la necesidad de granear o arenar posteriormente las

40 piezas con el fin de eliminar la capa superficial irregular que se forma por oxidacion en el horno.

[0007] Sin embargo, se pueden encontrar limitaciones al llevar a cabo este procedimiento en algunas aplicaciones que requieren propiedades especlficas del revestimiento formado por aleacion:

45 - Las piezas prensadas en caliente pueden tener zonas de concavidad pronunciada. Dada la diferencia de dureza en caliente y de reologla entre el acero de base y el revestimiento, puede producirse un fenomeno de indentacion del revestimiento en el acero de base, en particular en las regiones altamente deformadas. En el caso de piezas que esten muy presionadas mecanicamente, conviene evitar esas indentaciones, que potencialmente pueden originar defectos.

50

- Durante el tratamiento termico que lleva a la aleacion entre el acero y el revestimiento previo, se produce una germinacion de fases Zn Fe ricas en hierro y una difusion de zinc cerca de esos sitios de germinacion. Esta difusion crea lagunas que pueden llevar a la creacion de defectos de compacidad en un nivel microscopico. Por consiguiente, se buscan las condiciones de fabricacion mas favorables para reducir o eliminar estos defectos de compacidad en el

55 revestimiento.

- Tambien se intenta reducir al mlnimo el desgaste de la herramienta durante las operaciones de moldeado, que sera mas o menos pronunciado en funcion del revestimiento. Se ha comprobado que los revestimientos de alta rugosidad son desventajosos de cara al mantenimiento de las herramientas. Se buscan por tanto condiciones que

permitan disminuir la rugosidad de ese revestimiento.

- Tambien se pretende obtener un aspecto superficial regular del revestimiento despues del tratamiento termico de aleacion, de cara a una posible pintura posterior o a su utilizacion como piezas visibles. En particular, el objetivo es

5 evitar la aparicion de agrietamiento superficial tras el tratamiento termico: ese defecto visual del revestimiento se caracteriza por la yuxtaposicion de celdas, que suelen tener unos millmetros de tamano, separadas juntas. Dentro de una celda, el espesor del revestimiento es sustancialmente constante mientras que en las juntas de las celdas el espesor del revestimiento es irregular.

10 [0008] La presente invencion tiene la finalidad de resolver los problemas mencionados. En particular, el objetivo de la invencion es proporcionar un procedimiento para la fabrication de piezas de acero laminado en caliente o en frlo previamente revestidas con una aleacion a base de zinc, que incluye una etapa de tratamiento de aleacion tras la que se obtiene un revestimiento que presenta al mismo tiempo una buena compacidad, una gran resistencia al agrietamiento y una rugosidad asociada a una longevidad satisfactoria de la herramienta de moldeado. 15 Tambien se trata de proporcionar un procedimiento que no cause defectos de indentation.

[0009] Con tal fin, el objetivo de la invencion es una pieza de acero revestida con un compuesto formado, en mas del 90 % de su espesor, por al menos una fase a base de Zn Fe, cuyo contenido en peso de Fe sea igual o superior al 65 % y cuya proportion Fe/Zn sea de entre 1,9 y 4, estando el compuesto formado por al menos un 20 tratamiento termico de aleacion entre el acero y un revestimiento previo que sea una aleacion de zinc que incluya, en proporciones expresadas en peso, entre 0,7 y 2,5 % de aluminio y, opcionalmente, uno o mas elementos seleccionados entre: Pb<0,003 %; Sb<0,003 %; Bi<0,003 %; 0,002 % <Si<0,070 %; La<0,05 %; Ce<0,05 %, estando el resto constituido por zinc e impurezas inevitables.

25 [0010] Segun una realization preferida, el revestimiento previo es una aleacion cuyo contenido de aluminio es superior al 0,7 % e inferior o igual al 0,8 % en peso. Tambien preferiblemente el revestimiento previo es una aleacion cuyo contenido de aluminio es superior al 0,8 % e inferior al 2,5 % en peso.

[0011] Preferiblemente, la composition del acero incluira, en proporciones expresadas en peso: 0,15 % <C<0,5 %; 30 0,5 % <Mn<3 %; 0,1 % <Si<0,5 %; 0,01 % <Cr<1 %; Ti<0,2 %; Al<0,1 %; S<0,05 %; P<0,1 %; 0,0005 % <B<0,010 %,

estando el resto de la composicion constituido por hierro e impurezas inevitables resultantes de la elaboration.

[0012] De acuerdo con una realizacion preferida, la composicion del acero consta, en proporciones expresadas en peso, de: 0,15 % <C<0,25 %; 0,8 % <Mn<1,5 %; 0,1 % <Si<0,35 %; 0,01 % <Cr<0,3 %; Ti<0,1 %; Al<0,1 %;

35 S<0,05 %; P<0,1 %; 0,002 % <B<0,005 %, estando el resto de la composicion constituido por hierro e impurezas inevitables resultantes de la elaboracion.

[0013] El objeto de la invencion es tambien un procedimiento para la fabricacion de una pieza de acero revestida, que consta de sucesivas etapas en las que:

40

- se dispone de una plancha de acero laminada en caliente o en frlo,

- se hace un revestimiento metalico previo de la plancha con una aleacion a base de zinc que incluye, en proporciones expresadas en peso, entre 0,7 y 2,5 % de aluminio y, opcionalmente, uno o varios elementos

45 seleccionados entre: Pb<0,003 %; Sb<0,003 %; Bi<0,003 %; 0,002 % <Si<0,070 %; La <0,05 %; Ce <0,05 %, estando el resto constituido por zinc e impurezas inevitables, se lleva a cabo opcionalmente un pretratamiento termico, se corta la plancha para obtener una pieza, se calienta la pieza a una temperatura de entre Ac1 y Ac3+100°C durante un tiempo de mantenimiento superior o igual a 20s, de modo que se forme, por aleacion entre el acero y el revestimiento previo, un revestimiento de aleacion formado, en mas del 90 % de su espesor, por al menos 50 una fase a base de Zn Fe, cuyo contenido ponderal de Fe sea superior o igual al 65 % y cuya proporcion Fe/Zn este entre 1,9 y 4 y, con el fin de dar al acero una estructura parcial o totalmente austenltica,

- se deforma la pieza en caliente y se enfrla en condiciones idoneas para darle las caracterlsticas mecanicas que se buscan para la pieza de acero.

55

[0014] Tambien preferiblemente el revestimiento previo es una aleacion cuyo contenido de aluminio es superior al 0,7% e inferior al 0,8% en peso.

[0015] Preferiblemente, el revestimiento previo es una aleacion cuyo contenido de aluminio es superior al 0,8 % e

inferior o igual al 2,5 % en peso.

[0016] Segun una realizacion preferida, se dispone de una plancha de acero laminada en caliente o en frlo, cuya

composition consta, en proporciones expresadas en peso, de: 0,15 % <C<0,5 %; 0,5 % <Mn<3 %; 0,1 % <Si<0,5 %;

5 0,01 % <Cr<1 %; Ti<0,2 %; Al<0,1 %; S<0,05 %; P<0,1 %; 0,0005 % <B<0,010 %, estando el resto de la

composicion constituido por hierro e impurezas inevitables resultantes de la elaboration.

[0017] Tambien preferiblemente, se dispone de una plancha de acero laminada en caliente o en frlo, cuya

composicion consta, en proporciones expresadas en peso, de: 0,15 % <C<0,25 %; 0,8 % <Mn<1,5 %; 0,1 %

10 <Si<0,35 %; 0,01 % <Cr<0,3 %; Ti<0,1 %; Al<0,1 %; S<0,05 %; P<0,1 %; 0,002 % <B<0,005 %, estando el resto de

la composicion constituido por hierro e impurezas inevitables resultantes de la elaboracion.

[0018] De acuerdo con una realizacion particular, el tratamiento termico previo incluye el calentamiento a una temperatura comprendida entre 450 °C y 520 °C durante un tiempo de entre 2 y 10 minutos.

15

[0019] El objeto de la invention tambien es la utilization de una de las piezas anteriormente descritas o fabricada de acuerdo con una de las variantes descritas para la fabrication de piezas estructurales o de seguridad para vehlculos automoviles terrestres de motor.

20 [0020] Otras caracterlsticas y ventajas de la invencion se pondran de manifiesto a lo largo de la description que se da a continuation a modo de ejemplo y con referencia a las siguientes figuras adjuntas:

- La figura 1 muestra la variation de un Indice que caracteriza la calidad del revestimiento en funcion del contenido de aluminio del revestimiento previo a base de zinc.

25

- La figura 2 es una vista superficial de un agrietamiento observado en la superficie de un acero recubierto mediante un proceso de fabricacion no conforme a la invencion.

- La figura 3 es una vista microestructural de section transversal de una plancha de acero con un revestimiento 30 segun la invencion.

[0021] En comparacion con un revestimiento previo de zinc puro, los inventores descubrieron sorprendentemente que la calidad del revestimiento formado despues de un tratamiento termico de aleacion entre el acero de base y el revestimiento previo mejora considerablemente cuando el revestimiento previo esta compuesto por una aleacion a

35 base de zinc con una determinada cantidad de aluminio. La figura 1 muestra la variacion de un Indice de la calidad del revestimiento en funcion del contenido de aluminio del revestimiento previo a base de zinc. Este Indice tiene en cuenta las propiedades de compacidad, rugosidad y resistencia al agrietamiento del revestimiento. Este Indice esta graduado de 0 a 10 (10 = muy buenas cualidades de compacidad, rugosidad y resistencia al agrietamiento; 0 = comportamiento muy mediocre).

40

- Cuando la proportion ponderal de aluminio del revestimiento previo es inferior al 0,5 %, la compacidad del revestimiento de aleacion formado es mediocre y este tiene porosidades de tamano variable desarrolladas durante el tratamiento de aleacion. Ademas, en estas condiciones aparece una red de grietas muy desarrollada.

45 - Cuando el contenido de aluminio es superior al 2,5 %, la calidad del revestimiento disminuye sustancialmente debido a un aumento de la rugosidad.

- Cuando el contenido de aluminio del revestimiento previo a base de zinc esta entre 0,5 y 0,7 %, el revestimiento tiene una combination ventajosa, en especial en cuanto a las propiedades de rugosidad y resistencia al

50 agrietamiento. Estas propiedades mejoran aun mas cuando el contenido de aluminio es superior al 0,7 % e inferior o igual al 0,8 %.

- Se obtiene una combinacion optima de compacidad, resistencia al desgaste y al agrietamiento cuando el contenido de aluminio del bano de zinc es superior al 0,8 % e inferior al 2,5 %.

55

[0022] El revestimiento previo a base de zinc puede depositarse en la base de acero mediante un tratamiento de templado, por electrodeposicion, por un metodo de revestimiento al vaclo o por cualquier otro procedimiento. El revestimiento se efectuara preferiblemente de forma continua. Ademas del aluminio, el revestimiento previo a base de zinc puede contener opcionalmente uno o varios de los siguientes elementos:

- Plomo, antimonio y bismuto, siendo la proportion ponderal de cada uno de estos tres elementos inferior o igual al 0,003 % para evitar el fenomeno del floreado en el caso de revestimiento por templado.

5 - Silicio, en una proportion ponderal superior o igual al 0,002 %, que hace posible evitar la formation de una capa interfacial FexAly excesivamente importante. Sin embargo, si el contenido de silicio es superior al 0,070 %, se forma escoria en caso de revestimiento por templado.

- Lantano y cerio, en cantidad inferior o igual al 0,05 %, que favorecen la humectabilidad de la superficie respecto al 10 bano de zinc.

[0023] El revestimiento previo a base de zinc tambien puede contener impurezas inevitables como, por ejemplo, cadmio, estano o cobre. Cuando se realiza el revestimiento previo por templado, puede haber hierro y manganeso en particular entre las impurezas. En condiciones optimas, el acero de base sobre el que se deposita el 15 revestimiento previo tiene la siguiente composition ponderal:

- Un contenido de carbono de entre 0,15 y 0,5 % y, preferiblemente, de entre 0,15 y 0,25 % en peso. Este elemento desempena un gran papel en la templabilidad y en la resistencia mecanica obtenida tras el enfriamiento posterior al tratamiento de austenization y aleacion. Por debajo de un contenido de 0,15 % en peso, la templabilidad es

20 demasiado baja y las propiedades de resistencia son insuficientes. En cambio, por encima de un contenido del 0,5 % ponderal, el riesgo de formation de defectos aumenta en el temple, en particular en el caso de las piezas mas gruesas. Un contenido de carbono de entre 0,15 y 0,25 % hace posible obtener una resistencia de entre aproximadamente 1250 y 1650 MPa.

25 - Ademas de su papel desoxidante, el manganeso tambien tiene un efecto importante en la templabilidad, en particular cuando su contenido ponderal es de al menos 0,5 % y preferiblemente del 0,8 %. Sin embargo, una cantidad demasiado grande (3 % en peso o preferiblemente 1,5 %) conlleva riesgos de segregation excesiva.

- El contenido de silicio del acero debe estar entre 0,1 y 0,5 % en peso y, preferiblemente, entre 0,1 y 0,35 %. 30 Ademas de su papel en la desoxidacion del acero llquido, este elemento contribuye al endurecimiento del acero pero

debe limitarse su contenido para evitar la formacion excesiva de oxidos y favorecer la capacidad de revestimiento.

- Con un contenido superior al 0,01 %, el cromo aumenta la templabilidad y contribuye a la consecution de una alta resistencia despues de la operation de moldeado en caliente. Es as! en las distintas partes de la pieza despues del

35 enfriamiento posterior al tratamiento termico de austenization y aleacion. Por encima de un contenido del 1 % (preferiblemente 0,3 %), se satura la contribution del cromo a la obtencion de esta uniformidad de las propiedades mecanicas.

- El aluminio es un elemento que favorece la desoxidacion y la precipitation del nitrogeno. En cantidad superior al 40 0,1 % ponderal, se forman aluminatos gruesos durante la elaboration, lo que incita a limitar su proportion a ese

valor.

- En cantidades excesivas, el azufre y el fosforo dan lugar a un aumento de la fragilidad. Por esta razon, es preferible limitar sus respectivas proporciones a 0,05 y 0,1 % en peso.

45

- El boro, cuyo contenido debe estar entre 0,0005 y 0,010 % en peso, y preferiblemente entre 0,002 y 0,005 % en peso, es un elemento que tiene un papel importante en la templabilidad. Por debajo de un contenido del 0,0005 %, no se obtiene un efecto suficiente sobre la templabilidad. El efecto completo se obtiene con un contenido de 0,002 %. El contenido maximo de boro debe ser inferior al 0,010 %, y preferiblemente 0,005 %, con el fin de no

50 degradar la tenacidad. El titanio tiene una alta afinidad con el nitrogeno y por lo tanto ayuda a proteger al boro de manera que este elemento se encuentre en forma libre para ejercer todo su efecto sobre la templabilidad. Sin embargo, por encima del 0,2 %, y mas concretamente del 0,1 %, hay un riesgo de formation de nitruros de titanio gruesos en el acero llquido, que tienen un efecto perjudicial sobre la tenacidad.

55 [0024] En el procedimiento segun la invention, se dispone de una plancha de acero laminada en caliente o en frlo con la composition ya descrita, que se reviste previamente con una aleacion a base de zinc cuya composition tambien se ha descrito anteriormente. Antes o despues del tratamiento termico, se corta la plancha para obtener una pieza. A continuation, se calienta dicha pieza para realizar de manera conjunta:

- Un tratamiento de aleacion para formar un revestimiento formado, en mas del 90 % de su espesor, por al menos una fase a base de Zn Fe, cuya proporcion ponderal de Fe sea superior o igual al 65 % y cuya proporcion Fe/Zn este entre 1,9 y 4. Durante la reaccion de aleacion, se produce una difusion de elementos de la plancha de acero, en

5 especial hierro, manganeso y silicio, dentro del revestimiento. Ademas, determinados elementos del revestimiento previo, especialmente el zinc y el aluminio, tambien se difunden.

- Una austenizacion del acero de base, que puede ser parcial o total. Idealmente, se realiza el calentamiento en un horno de forma que la pieza alcance una temperatura comprendida entre Ac1 y Ac3+100 °C. Ac1 y Ac3 son,

10 respectivamente, las temperaturas de inicio y fin de transformacion austenltica. Segun la invencion, el tiempo de mantenimiento a esa temperatura es superior o igual a 20s, de forma que se uniformice la temperatura en los distintos puntos de la pieza. Se efectua entonces la operacion de moldeado en caliente de la pieza, operacion favorecida por la disminucion del llmite de fluencia y el aumento de la ductilidad del acero con la temperatura. Partiendo de la estructura parcial o totalmente austenltica, la pieza se enfrla entonces en condiciones apropiadas 15 para dar las propiedades mecanicas deseadas a la pieza: en particular, se puede mantener la pieza dentro de una herramienta durante el enfriamiento, pudiendo enfriarse la herramienta misma con el fin de favorecer la disipacion del calor. Para alcanzar elevadas propiedades mecanicas, sera preferible obtener microestructuras martenslticas o bainltico-martenslticas.

20 [0025] Opcionalmente, se puede efectuar un pretratamiento termico despues de la etapa de revestimiento previo ya mencionada. Este tratamiento termico previo incluye el calentamiento a una temperatura comprendida entre 450 °C y 520 °C durante un tiempo de entre 2 y 10 minutos. Este tratamiento termico previo aumenta la compacidad del revestimiento formado tras el tratamiento conjunto de aleacion y austenizacion, as! como la resistencia a la fisuracion de dicho revestimiento. Tambien se ha comprobado que este pretratamiento termico favorece la formacion 25 de revestimientos formados, en mas del 90 % de su espesor, por dos fases ricas en hierro cuya proporcion ponderal de hierro sea superior o igual al 65 % y cuya proporcion Fe/Zn este entre 1,9 y 4. En ausencia de tratamiento previo, los revestimientos tienden a estar compuestos por una unica fase rica en hierro. Sin limitarse a una teorla, se cree que este pretratamiento modifica la interfase entre el acero y el revestimiento previo y, por lo tanto, los fenomenos de difusion que se producen durante el posterior tratamiento de aleacion. A modo de ejemplo, se consideraron unas 30 planchas de acero laminadas en frlo de un espesor comprendido entre 1,3 y 1,6 mm, con la siguiente composicion ponderal:

Carbono: 0,22 %

35 Manganeso: 1,3 %

Silicio: 0,30 %

Fosforo <0,010 %

40

Azufre: 0,005 %

Cromo: 0,18 %

45 Titanio: 0,025 %

Aluminio: 0,050 %

B: 0,003 %

50

[0026] Las planchas de acero fueron previamente revestidas mediante templado en caliente en un bano a base de zinc con hasta el 5 % de aluminio, una cantidad inferior al 0,003 % de plomo, antimonio y bismuto, ademas de hierro, como elemento residual inevitable, en una cantidad inferior al 0,020 %. Tambien se efectuaron revestimientos previos de zinc puro mediante electrodeposicion. En el caso de los revestimientos por templado, el espesor del

55 revestimiento previo es de aproximadamente 10 a 20 micrometres mientras que, en el caso de los revestimientos electrodepositados, el espesor es de unos 10 micrometres.

[0027] Algunas de las planchas se sometieron a un tratamiento termico previo de aleacion de entre 470 y 520 °C durante un tiempo de 2 a 10 minutos. A continuacion se cortaron las planchas para obtener las piezas.

[0028] Esas piezas se calentaron hasta alcanzar una temperatura de 930 °C (es decir Ac3+70 °C) y se mantuvieron durante 3 minutos a esta temperatura. El tiempo de calentamiento, incluido el tiempo de subida de temperatura y el tiempo de mantenimiento a 930 °C, fue de 10 minutos. Estas condiciones dan lugar a una

5 transformacion austenltica completa del acero de base. Durante esta fase de calentamiento y mantenimiento, se constato que el revestimiento previo a base de zinc forma, en mas del 90 % de su espesor, una o varias fases Zn Fe cuya proportion ponderal de hierro es superior o igual al 65 % y cuya proportion Fe/Zn esta entre 1,9 y 4, por una reaction de aleacion entre el acero de base y el revestimiento previo a base de zinc. Este revestimiento aleado, que tiene un punto de fusion elevado y una alta dureza, presenta una gran resistencia a la corrosion y evita la oxidation y 10 la descarburacion del acero de base subyacente durante y despues de la fase de calentamiento.

[0029] Tras la fase de calentamiento a 930 °C, las piezas fueron deformadas en caliente un 5 %.

[0030] El posterior enfriamiento al aire dio lugar a una estructura bainltico-martensltica. La resistencia mecanica 15 obtenida despues de dicho tratamiento fue superior a 750 MPa.

[0031] Los revestimientos aleados fueron caracterizados a continuation con las siguientes tecnicas:

- Cortes micrograficos para evaluar la compacidad de los revestimientos, as! como la presencia de una posible 20 indentation de los mismos dentro de la plancha de base en determinadas zonas deformadas en caliente.

- Observation visual y mediciones realizadas en un rugoslmetro para cuantificar el parametro de rugosidad Ra y evaluar el agrietamiento de los revestimientos despues del tratamiento termico y la deformation, as! como la resistencia al desgaste de las herramientas.

25

- Observaciones en microscopio electronico de barrido en contraste de fases para identificar las fases presentes en los revestimientos.

[0032] Los resultados de estas observaciones son los siguientes:

30

- En las condiciones de la invention, el revestimiento formado por aleacion consta de fases Zn Fe ricas en hierro, cuya proporcion ponderal de hierro es superior o igual al 65 % y cuya proporcion Fe/Zn esta entre 1,9 y 4, en mas del 90 % de su espesor. La micrografla de la figura. 3, obtenida por microscopio electronico de barrido, ilustra un ejemplo conforme a la invencion: el revestimiento de aleacion esta compuesto en la gran mayorla de su espesor por

35 dos fases: una fase muy palida de composition media: 70 %Fe-27 %Zn-1 %Al-0,4 %Si y una fase de aspecto gris claro que consta de 76 %Fe22%Zn-1%Al-0,5%Si. Se observa la presencia de manganeso en cantidades mas pequenas. La presencia de silicio y manganeso, y por supuesto la de hierro, da testimonio de la difusion del metal de base hacia el revestimiento previo durante el tratamiento de aleacion y austenization. Tambien estan presentes algunas porosidades residuales escasas (zonas oscuras). En la superficie mas externa de la muestra, se observa la 40 presencia de un contenido de zinc mas importante, lo que refuerza la protection contra la corrosion.

- Cuando el contenido de aluminio es inferior al 0,5 % en el revestimiento previo, la compacidad de la aleacion de revestimiento formado es mediocre y el revestimiento tiene muchas porosidades mas o menos desarrolladas. En estas condiciones, tambien se pone de manifiesto la presencia de una red de agrietamiento superficial muy

45 pronunciado. La figura 2 muestra un ejemplo de tal agrietamiento con un contenido de aluminio de 0,1 %, es decir, fuera de las condiciones de la invencion.

- Cuando el contenido de aluminio es superior al 2,5 % en el revestimiento previo, la rugosidad aumenta considerablemente, pasando de Ra = 1,3 micrometres a Ra = 3 micrometres.

50

- Cuando el contenido de aluminio del revestimiento previo a base de zinc es de entre 0,5 y 2,5 %, el revestimiento presenta una combination muy buena de compacidad, baja rugosidad y ausencia de agrietamiento. Tambien se observa que no hay indentacion del revestimiento en el acero de base durante la deformacion en caliente, ni siquiera en las zonas de pronunciada concavidad. Ademas, cuando el contenido de aluminio es superior al 0,7 % y

55 preferiblemente al 0,8 %, la resistencia a la aparicion del agrietamiento esta en su nivel mas alto.

[0033] Por lo tanto, la invencion hace posible la fabrication de piezas revestidas de altas propiedades, al presentar el revestimiento metalico una combinacion particularmente favorable de compacidad, baja rugosidad y ausencia de agrietamiento, as! como de resistencia a la indentacion. En funcion de la composicion del acero, en particular de su

proporcion de carbono y de manganeso, cromo y boro, se puede adaptar la resistencia maxima de las piezas a la utilizacion deseada.

[0034] Estas piezas se utilizaran ventajosamente en la fabricacion de piezas de seguridad y especialmente de 5 piezas anti-intrusion o de subestructura, barras de refuerzo y pilares centrales para la construction de vehlculos de motor.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Pieza de acero revestida con un compuesto formado, en mas del 90 % de su espesor, por al menos una fase a base de Zn Fe, cuyo contenido en peso de Fe sea igual o superior al 65 % y cuya proporcion Fe/Zn sea

5 de entre 1,9 y 4, estando el compuesto formado por al menos un tratamiento termico de aleacion entre el acero y un revestimiento previo que sea una aleacion de zinc que incluya, en proporciones expresadas en peso, entre 0,7 y 2,5 % de aluminio y, opcionalmente, uno o mas elementos seleccionados entre:

Pb <0,003 %

10

Sb <0,003 %

Bi<0,003 %

15 0,002 % <Si<0,070 %

La <0,05 %

Ce <0,05 %,

20

siendo el resto zinc e impurezas inevitables
2. Pieza de acero segun la reivindicacion 1, caracterizada porque el mencionado revestimiento previo es una aleacion cuyo contenido de aluminio es superior al 0,7 % e inferior o igual al 0,8 % en peso.

25
3. Pieza de acero segun la reivindicacion 1, caracterizada porque dicho revestimiento previo es una aleacion cuyo contenido de aluminio es superior al 0,8 % e inferior o igual al 2,5 % en peso
4. Pieza de acero segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la composicion 30 de dicho acero incluye, en proporciones expresadas en peso:

0,15 % < C < 0,5 %

0,5 % Mn < 3 %

35

0,1 % < Si < 0,5 %

0,01 % < Cr < 1 %

40 Ti<0,2 %

Al < 0,1 %

S < 0,05 %

45

P < 0,1 %

0,0005 % < B < 0,010 %,

50 siendo el resto de la composicion hierro e impurezas inevitables resultantes de la elaboration
5. Pieza de acero segun la reivindicacion 4, caracterizada porque la composicion de dicho acero incluye, en proporciones expresadas en peso:

55 0,15 % < C < 0,25 %

0,8% Mn < 1,5%

0,1 % < Si < 0,35 %
0.01% < Cr < 0,3%

Ti<0.1%

5

Al < 0,1 %

S < 0,05 %

10 P < 0,1 %
0.002% < B < 0,005%,

siendo el resto de la composicion hierro e impurezas inevitables resultantes de la elaboration 15
6. Procedimiento de fabrication de una pieza de acero revestida, que consta de sucesivas etapas en las que:

- se dispone de una plancha de acero laminada en caliente o en frlo,

20

- se hace un revestimiento metalico previo de la plancha con una aleacion a base de zinc que incluye, en proporciones expresadas en peso, entre 0,7 y 2,5 % de aluminio y, opcionalmente, uno o varios elementos seleccionados entre:

25 Pb <0,003 %

Sb <0,003 %

Bi <0,003 %

30

0,002 % <Si<0,070 %

La <0,05 %

35 Ce <0,05 %,

siendo el resto zinc e impurezas inevitables,

- se lleva a cabo opcionalmente un pretratamiento termico,

40

-se corta dicha plancha para obtener una pieza,

- se calienta la pieza a una temperatura de entre AC1 y AC3+100 °C durante un tiempo de mantenimiento superior o igual a 20s, de modo que se forme, por aleacion entre el acero y el revestimiento previo, un revestimiento de

45 aleacion formado, en mas del 90 % de su espesor, por al menos una fase a base de Zn Fe, cuyo contenido ponderal de hierro sea superior o igual al 65 % y cuya proportion Fe/Zn este entre 1,9 y 4 y, con el fin de dar al acero una estructura parcial o totalmente austenltica,

- se deforma dicha pieza en caliente,

50

- se enfrla la pieza en condiciones idoneas para darle las caracterlsticas mecanicas que se buscan para la pieza de acero.
7. Procedimiento de fabricacion segun la reivindicacion 6, caracterizado porque dicho revestimiento 55 previo es una aleacion cuyo contenido de aluminio es superior al 0,7 % e inferior o igual a 0,8 % en peso
8. Procedimiento de fabricacion segun la reivindicacion 6, caracterizado porque dicho revestimiento previo es una aleacion cuyo contenido de aluminio es superior al 0,8% e inferior o igual a 2,5% en peso
9. Procedimiento de fabrication segun cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque se

dispone de una plancha de acero laminada en caliente o en frlo, cuya composition consta, en proporciones expresadas en peso, de:

5 0,15 % <C<0,5 %

0,5 % Mn < 3 %

0,1 % < Si < 0,5%

10

0,01 % < Cr < 1 %

Ti<0,2 %

15 Al < 0,1 %

S < 0,05 %

P < 0,1 %

20

0,0005 % < B < 0,010 %,

siendo el resto de la composition hierro e impurezas inevitables resultantes de la elaboration

25 10. Procedimiento de fabrication segun la revindication 9, caracterizado porque se dispone de una

plancha de acero laminada en caliente o en frlo, cuya composition consta, en proporciones expresadas en peso, de:

0,15 % < C < 0,25 %

30 0,8% Mn < 1,5%

0,1 % < Si < 0,35 %

0,01 %<Cr< 0,3 %

35

Ti<0,1%

Al < 0,1 %

40 S < 0,05 %

P<0,1 %

0,002% < B < 0,005%,

45

siendo el resto de la composition hierro e impurezas inevitables resultantes de la elaboration
11. Procedimiento de fabrication segun cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10, caracterizado porque el mencionado tratamiento termico previo incluye un calentamiento a una temperatura comprendida entre 450 °C y

50 520 °C durante un tiempo de entre 2 y 10 minutos.
12. Utilization de una pieza segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 o fabricada segun cualquiera de las reivindicaciones 6 a 11 para la fabrication de piezas estructurales o de seguridad para vehlculos terrestres de motor.