ES2710293T3 - Procedimiento para producir una lámina de acero que tiene una resistencia, ductilidad y formabilidad mejoradas - Google Patents

Procedimiento para producir una lámina de acero que tiene una resistencia, ductilidad y formabilidad mejoradas Download PDF

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Abstract

Procedimiento para producir una lámina de acero, que tiene una microestructura que contiene entre un 5 % y 25 % de ferrita intercrítica, al menos un 10 % de austenita retenida, al menos un 50 % de martensita particionada, menos de un 10 % de martensita fresca, y bainita, siendo la suma de martensita particionada y bainita de al menos un 60 %, tratando térmicamente una lámina de acero donde la composición química del acero contiene en % en peso: 0,15 % <= C <= 0,25 % 1,2 % <= Si <=1,8 % 2 % <= Mn <= 2,4 % 0,1 % <= Cr <= 0,25 % Al <= 0,5 %, siendo el resto Fe e impurezas inevitables, y donde las operaciones de tratamiento térmico comprenden las etapas sucesivas siguientes: - preparar una lámina mediante laminado en caliente y laminado en frio, - calentar y recocer la lámina a una temperatura de recocido TA de entre TA1 = Ac3 - 0,45 x (Ms - QT), donde QT es la temperatura de temple de entre 180 ºC y 300 ºC, y TA2 = 830 ºC durante un tiempo superior a 30 s, - templar la lámina enfriándola a la temperatura de temple QT de entre 180 ºC y 300 ºC, - calentar la lámina a una temperatura de partición PT de entre 380 ºC y 480 ºC durante un tiempo de partición Pt de entre 10 s y 300 s, - enfriar la lámina a la temperatura ambiente con una velocidad de enfriamiento de al menos 25 ºC/s.

Description

DESCRIPCION
Procedimiento para producir una lamina de acero que tiene una resistencia, ductilidad y formabilidad mejoradas [0001] La presente invencion se refiere a un procedimiento para producir una lamina de acero de alta resistencia que tiene una resistencia, ductilidad y formabilidad mejoradas y a las laminas obtenidas con el procedimiento.
[0002] Para fabricar diversos equipos, tales como piezas de miembros estructurales de la carrocerfa y paneles de la carrocerfa para vehfculos automovilfsticos, es normal utilizar laminas revestidas fabricadas de aceros DP (de fase dual) o aceros TRIP (de plasticidad inducida por transformacion).
[0003] Por ejemplo, tales aceros, que incluyen una microestructura martensftica y/o contienen aproximadamente un 0,2 % de C, aproximadamente un 2 % de Mn, aproximadamente un 1,7 % de Si, tienen un lfmite elastico de aproximadamente 750 MPa, una resistencia a la traccion de aproximadamente 980 MPa y un alargamiento total de mas de un 8 %. Estas laminas se producen en una lfnea de recocido continuo templando de una temperatura de recocido superior al punto de transformacion Ac3 a una temperatura de sobreenvejecimiento superior al punto de transformacion Ms y manteniendo la lamina a la temperatura durante un tiempo dado. A continuacion, la lamina se galvaniza por inmersion en caliente o se electrogalvaniza.
[0004] Para reducir el peso de los automoviles con el fin de mejorar su eficiencia en consumo de combustible, en vista de la conservacion global del medio ambiente, es deseable tener laminas que tengan un lfmite elastico y una resistencia a la traccion mejorados. Pero tales laminas tambien deben tener una buena ductilidad y una buena formabilidad.
[0005] El documento US 2014/170439 describe un procedimiento para producir una lamina que tiene una resistencia mecanica de al menos 1000 MPa. Ademas, se describe en terminos generales un tratamiento termico, conocido como temple y particion, en «The quenching and partitioning process: background and recent progress», John G. Speer y col., Materials Research, vol. 8, n.° 4, abril de 2008.
[0006] A este respecto, sigue siendo deseable tener laminas que tengan un lfmite elastico YS de al menos 550 MPa, una resistencia a la traccion TS de aproximadamente 980 MPa, un alargamiento uniforme de al menos un 12 % y un alargamiento total de al menos un 18 %. Asimismo, tambien es deseable tener laminas que tengan alta resistencia a danos, es decir una relacion de expansion de agujero HER de al menos un 30 %. La relacion de expansion de agujero a la que se hace referencia en toda la descripcion y en las reivindicaciones se mide segun la norma ISO 16630: 2009. Por lo tanto, el proposito de la presente invencion es proporcionar tal lamina y un procedimiento para producirla.
[0007] Por lo tanto, la invencion se refiere a un procedimiento para producir una lamina de acero, que tiene una microestructura que contiene entre un 5 % y 25 % de ferrita intercrftica, al menos un 10 % de austenita retenida, al menos un 50 % de martensita particionada, menos de un 10 % de martensita fresca, y bainita, siendo la suma de martensita particionada y bainita de al menos un 60 %, tratando termicamente una lamina de acero donde la composicion qufmica del acero contiene en % en peso:
0,15 % < C < 0,25 %
1,2 % < Si < 1,8 %
2 % < Mn < 2,4 %
0,1 % < Cr < 0,25 %
Al < 0,5 %,
siendo el resto Fe e impurezas inevitables, y donde el tratamiento termico comprende las etapas sucesivas siguientes:
- calentar y recocer la lamina a una temperatura de recocido TA de entre TA1 = Ac3 - 0,45 x (Ms - QT), donde QT es la temperatura de temple de entre 180 °C y 300 °C, y TA2 = 830 °C durante un tiempo superior a 30 s,
- templar la lamina enfriandola a la temperatura de temple QT de entre 180 °C y 300 °C,
- calentar la lamina a una temperatura de particion PT de entre 380 °C y 480 °C durante un tiempo de particion Pt de entre 10 s y 300 s,
- enfriar la lamina a la temperatura ambiente con una velocidad de enfriamiento de al menos 25 °C/s. Preferentemente, el procedimiento segun la invencion es tal que: 0,17 % < C < 0,21 %.
En otra forma de realizacion, el procedimiento segun la invencion es tal que:
1,3 % < Si < 1,6 %.
En otra forma de realizacion, el procedimiento segun la invencion es tal que:
2,1 % < Mn < 2,3 %.
En una forma de realizacion preferida, el procedimiento segun la invencion es tal que la temperatura de particion PT es de entre 430 °C y 480 °C durante un tiempo de particion de entre 10 s y 90 s.
[0008] En una forma de realizacion preferida, el procedimiento segun la invencion es tal que la temperatura de particion PT es de entre 380 °C y 430 °C durante un tiempo de particion de entre 10 s y 300 s.
[0009] En una primera forma de realizacion, para producir una lamina de acero revestida, el procedimiento comprende, entre la etapa de calentar la lamina a la temperatura de particion PT durante el tiempo de particion Pt y la etapa de enfriar la lamina a la temperatura ambiente, una etapa de revestimiento por inmersion en caliente.
[0010] En una forma de realizacion preferida, el procedimiento segun la invencion es tal que la etapa de revestimiento por inmersion en caliente es una etapa de galvanizado.
[0011] En otra forma de realizacion, el procedimiento segun la invencion es tal que la etapa de revestimiento por inmersion en caliente se realiza usando un bano de Al o Al aleado.
[0012] En una segunda forma de realizacion, para producir una lamina de acero revestida, el procedimiento comprende, despues de que la lamina se enfrfa a la temperatura ambiente, una etapa de revestimiento de la lamina por electrogalvanizado o revestimiento al vacfo.
[0013] En una forma de realizacion preferida, el procedimiento segun la invencion es tal que la suma de martensita y bainita es de al menos un 65 %.
[0014] El objetivo de la invencion tambien se refiere a una lamina de acero donde la composicion qufmica del acero contiene en % en peso:
0,15 % < C < 0,25 %
1.2 % < Si < 1,8 %
2 % < Mn < 2,4 %
0,1 < Cr < 0,25 %
Al < 0,5 %,
siendo el resto Fe e impurezas inevitables, donde la microestructura comprende entre un 5 % y 25 % de ferrita intercrftica, al menos un 50 % de martensita particionada, al menos un 10 % de austenita residual, menos de un 10 % de martensita fresca, y bainita, siendo la suma de martensita particionada y bainita de al menos un 60 %.
[0015] Preferentemente, la lamina de acero segun la invencion es tal que: 0,17 % < C < 0,21 %.
[0016] En otra forma de realizacion, la lamina de acero segun la invencion es tal que:
1.3 % < Si < 1,6 %
[0017] En otra forma de realizacion, la lamina de acero segun la invencion es tal que:
2,1 % < Mn < 2,3 %.
[0018] En una forma de realizacion preferida, la lamina de acero segun la invencion esta revestida con Zn o una aleacion de Zn, o incluso con Al o una aleacion de Al.
[0019] La lamina de acero segun la invencion tiene un lfmite elastico de 550 MPa, una resistencia a la traccion de al menos 980 MPa, un alargamiento uniforme de al menos un 12 %, un alargamiento total de al menos un 18 % y una relacion de expansion de agujero de al menos un 30 %.
[0020] En una forma de realizacion preferida, la lamina de acero segun la invencion es tal que la suma de martensita y bainita es de al menos un 65 %.
[0021] La invencion tambien tiene como objetivo el uso de una lamina de acero o el procedimiento de produccion descrito para fabricar piezas para la carrocerfa de automoviles en blanco.
[0022] La descripcion se refiere a un procedimiento para producir una lamina de acero revestida que tiene una microestructura que contiene entre un 5 % y 25 % de ferrita intercrftica, al menos un 10 % de austenita residual y al menos un 65 % de martensita y bainita tratando termicamente y revistiendo una lamina de acero donde la composicion qufmica de la lamina contiene en % en peso:
0,15 % < C < 0,25 %
1.2 % < Si < 1,8 %
2 % < Mn < 2,4 %
0,1 % < Cr < 0,25 %
Al < 0,5 %,
siendo el resto Fe e impurezas inevitables, y donde el tratamiento termico y las operaciones de revestimiento comprenden las etapas sucesivas siguientes:
- calentar y recocer la lamina a una temperatura de recocido TA de entre TA1 = Ac3 - 0,45 x (Ms - QT), donde QT es la temperatura de temple de entre 180 °C y 300 °C, y TA2 = 830 °C durante un tiempo superior a 30 s,
- templar la lamina enfriandola a la temperatura de temple QT,
- calentar la lamina a una temperatura de particion PT de entre 380 °C y 480 °C durante un tiempo de particion Pt de entre 10 s y 300 s,
- revestir la lamina electrogalvanizando o revistiendo al vacfo despues de enfriar a la temperatura ambiente o revistiendo la lamina por inmersion en caliente y, a continuacion, enfriandola a la temperatura ambiente.
[0023] Preferentemente, el procedimiento segun la invencion es tal que: 0,17 % < C < 0,21 %.
[0024] En otra forma de realizacion, el procedimiento segun la invencion es tal que:
1.3 % < Si < 1,6 %
[0025] En otra forma de realizacion, el procedimiento segun la invencion es tal que:
2,1 % < Mn < 2,3 %
[0026] En una forma de realizacion preferida, el procedimiento segun la invencion es tal que la temperatura de particion PT es de entre 430 °C y 480 °C durante un tiempo de particion de entre 10 s y 90 s.
[0027] En una forma de realizacion preferida, el procedimiento segun la invencion es tal que la temperatura de particion PT es de entre 380 °C y 430 °C durante un tiempo de particion de entre 10 s y 300 s.
[0028] En una forma de realizacion preferida, el procedimiento segun la invencion es tal que la etapa de revestimiento por inmersion en caliente es una etapa de galvanizado o galvanizado y recocido posterior.
[0029] En otra forma de realizacion, el procedimiento segun la invencion es tal que la etapa de revestimiento por inmersion en caliente se realiza usando un bano de Al o Al aleado.
[0030] La descripcion tambien se refiere a una lamina de acero donde la composicion qufmica del acero contiene en % en peso:
0,15 % < C < 0,25 %
1.2 % < Si < 1,8 %
2 % < Mn < 2,4 %
0,1 < Cr < 0,25 %
Al < 0,5 %,
siendo el resto Fe e impurezas inevitables, donde la microestructura comprende entre un 5 % y 25 % de ferrita intercrftica, al menos un 10 % de austenita residual y al menos un 65 % de martensita y bainita combinadas.
[0031] Preferentemente, la lamina de acero segun la invencion es tal que: 0,17 % < C < 0,21 %. En otra forma de realizacion, la lamina de acero segun la invencion es tal que:
1.3 % < Si < 1,6 %
[0032] En otra forma de realizacion, la lamina de acero segun la invencion es tal que:
2,1 % < Mn < 2,3 %
[0033] En una forma de realizacion preferida, la lamina de acero segun la invencion esta revestida con Zn o una aleacion de Zn, o incluso con Al o una aleacion de Al.
[0034] La lamina de acero tiene un lfmite elastico YS de al menos 550 MPa, una resistencia a la traccion de al menos 980 MPa, un alargamiento uniforme de al menos un 12 % y un alargamiento total de al menos un 18 %.
[0035] Ahora, se describira la invencion en detalle, pero sin introducir limitaciones, en vista de la figura 1, que ilustra, para la misma composicion de acero, el par (resistencia a la traccion-relacion de expansion de agujero) que se puede obtener segun el procedimiento de fabricacion de la invencion, en comparacion con un procedimiento que no incluye una etapa de temple y particion de martensita.
[0036] Segun la invencion, la lamina se obtiene mediante laminado en caliente y laminado en frfo de un semiproducto cuya composicion qufmica contiene, en % en peso:
- De un 0,15 a 0,25 % de carbono, y preferentemente de un 0,17 % a 0,21 %, para garantizar una resistencia satisfactoria y mejorar la estabilidad de la austenita retenida. Este contenido de austenita retenida es necesario para obtener alargamientos uniformes y totales suficientes. Si el contenido de carbono es superior al 0,25 %, la lamina laminada en caliente es demasiado dura para laminar en frfo y la soldabilidad es insuficiente. Si el contenido de carbono es inferior al 0,15 %, los valores de lfmite elastico y resistencia a la traccion no alcanzaran los 550 y 980 MPa, respectivamente.
- De un 1,2 % a 1,8 %, preferentemente de un 1,3 % a 1,6 %, de silicio con el fin de estabilizar la austenita, para proporcionar una fortificacion de la solucion solida y retrasar la formacion de carburos durante el sobreenvejecimiento sin formacion de oxidos de silicio en la superficie de la lamina, que es perjudicial para la revestibilidad.
- De un 2 % a 2,4 %, y preferentemente de un 2,1 % a 2,3 %, de manganeso. El mfnimo se define para que tenga una templabilidad suficiente con el fin de obtener una microestructura que contenga al menos un 65 % de martensita y bainita y una resistencia a la traccion superior a 980 MPa, y el maximo se define para evitar que tenga problemas de segregacion, que son perjudiciales para la ductilidad si el contenido de Mn es superior a un 2,3 %.
- De un 0,1 % a 0,25 % de cromo, si es necesario. Es necesario al menos un 0,1 % para aumentar la templabilidad y para estabilizar la austenita con el fin de retrasar la formacion de bainita durante el sobreenvejecimiento. Se permite un maximo de un 0,25 % de Cr, por encima, se observa un efecto de saturacion, y la adicion de Cr es tanto inutil como costosa.
- Hasta un 0,5 % de aluminio, que normalmente se anade al acero lfquido con el fin de su desoxidacion. Preferentemente, el contenido de Al esta limitado a un 0,05 %. Si el contenido de Al es superior a un 0,5 %, la temperatura de austenitizacion sera demasiado elevada como para alcanzarla durante el recocido y el acero se volvera industrialmente diffcil de producir.
[0037] El resto es hierro y elementos residuales resultantes de la fabricacion del acero. A este respecto, al menos Ni, Mo, Cu, Nb, V, Ti, B, S, P y N se consideran elementos residuales que son impurezas inevitables. Por lo tanto, sus contenidos son inferiores a un 0,05 % para Ni, 0,02 % para Mo, 0,03 % para Cu, 0,007 % para V, 0,0010 % para B, 0,005 % para S, 0,02 % para P y 0,010 % para N. El contenido de Nb esta limitado a un 0,05 % y el contenido de Ti esta limitado a un 0,05 % porque, por encima de tales valores, se formaran precipitados grandes y se reducira la formabilidad, lo que hara que el 18 % de alargamiento total sea mas diffcil de alcanzar.
[0038] La lamina se prepara mediante laminado en caliente y laminado en frfo segun los procedimientos conocidos por los expertos en la materia.
[0039] Opcionalmente, la lamina laminada en caliente se recuece por lotes antes del laminado en frfo a una temperatura TBA en el intervalo de 550 °C-650 °C durante mas de 5 horas para garantizar una mejor laminabilidad en frfo de las laminas laminadas en caliente.
[0040] Despues del laminado, las laminas se decapan o limpian y, a continuacion, se tratan termicamente y se revisten por inmersion en caliente, por electrodeposicion o al vacfo.
[0041] El tratamiento termico que se realiza preferentemente en una lfnea combinada de recocido continuo y revestimiento por inmersion en caliente comprende las etapas de:
- Recocer la lamina a una temperatura de recocido TA de entre TA1 = Ac3 - 0,45 x (Ms-QT) y TA2 = 830 °C, donde: Ac3 = 910 - 203[C]1/2 - 15,2[Ni] 44,7[Si] 104[V] 31,5[Mo] 13,1[W] - 30[Mn] - 11[Cr] - 20[Cu] 700[P] 400[Al] 120[As] 400[Ti]
Ms = 539 - 423[C] - 30,4[Mn] - 17,7[Ni] - 12,1[Cr] - 11[Si] - 7,5[Mo]
QT debe ser de entre 180° y 300 °C.
[0042] Los elementos de la composicion qufmica se dan en % en peso.
[0043] Esto es para garantizar una fraccion maxima de un 25 % de ferrita intercrftica y para garantizar un mfnimo de un 5 % de ferrita intercrftica, es decir, ferrita formada durante un recocido intercrftico entre aproximadamente 721 °C y Ac3. La lamina se mantiene a la temperatura de recocido, es decir, se mantiene entre TA - 5 °C y TA 10 °C, durante un tiempo suficiente para homogeneizar la composicion qufmica y la microestructura. Este tiempo es de mas de 30 s, pero preferentemente no necesita ser de mas de 300 s.
- Templar la lamina enfriando a la temperatura de temple QT, que es de entre 180 °C y 300 °C. Tal temperatura es inferior al punto de transformacion Ms y se alcanza a una velocidad de enfriamiento lo suficientemente alta como para evitar la formacion de ferrita poligonal y bainita durante el enfriamiento. El Cr es util para evitar tal formacion. Por temple, se entiende una velocidad de enfriamiento superior a 30 °C/s. La temperatura de temple es de entre 180 °C y 300 °C con el fin de tener, justo despues del temple, una microestructura que consiste en ferrita intercrftica, martensita y austenita. Si la temperatura de temple QT es inferior a 180 °C, la fraccion de la martensita particionada en la estructura final es demasiado alta para estabilizar una cantidad suficiente de austenita retenida superior a un 10 %. Asimismo, si la temperatura de temple QT es superior a 300 °C, la fraccion de martensita particionada es demasiado baja para obtener las propiedades de traccion y resistencia a danos deseadas.
[0044] A continuacion, se recalienta el acero desde esta temperatura de temple hasta una temperatura de particion PT de entre 380 °C y 480 °C, y preferentemente de entre 430 °C y 480 °C si la lamina va a ser revestida por inmersion en caliente. Durante esta etapa de particion, el carbono difunde de la martensita hacia la austenita restante. Por tanto, durante esta etapa, se crea una martensita particionada que tiene un contenido de carbono inferior al contenido nominal de la lamina, mientras que, al mismo tiempo, se crea una fase de austenita enriquecida que tiene un contenido de carbono superior al contenido nominal de carbono del acero.
[0045] Por ejemplo, la temperatura de particion puede ser igual a la temperatura a la que se debe calentar la lamina con el fin de ser revestida por inmersion en caliente, es decir, entre 455 °C y 465 °C. Por otra parte, la temperatura de particion se puede reducir, es decir, sumergir entre 380 °C y 430 °C si la lamina se va a electrogalvanizar adicionalmente o si la lamina no se va a revestir. La velocidad de recalentamiento puede ser alta cuando el recalentamiento se hace mediante un calentador de induccion, pero esa velocidad de recalentamiento no tuvo efecto sobre las propiedades finales de la lamina.
- La lamina se mantiene a la temperatura de particion PT durante un tiempo Pt de entre 10 s y 300 s, y preferentemente de entre 10 s y 90 s, si la lamina se va a revestir por inmersion en caliente. En caso de acero revestido por inmersion en caliente, la temperatura de particion PT es preferentemente de entre 430 °C y 480 °C. El mantenimiento de la lamina a la temperatura de particion implica que, durante la particion, la temperatura de la lamina permanece entre PT - 20 °C y Pt 20 °C.
[0046] Opcionalmente, se ajusta la temperatura de la lamina enfriando o calentando con el fin de que sea igual a la temperatura a la que se debe revestir la lamina por immersion en caliente, si se elige tal procedimiento de revestimiento.
[0047] En este caso, el revestimiento por immersion en caliente puede ser, por ejemplo, galvanizado, pero son posibles todos los revestimientos metalicos por immersion en caliente, siempre y cuando las temperaturas a las que se lleva la lamina durante el revestimiento permanezcan por debajo de 480 °C. Cuando se galvaniza la lamina, se hace con las condiciones normales. La lamina segun la invencion tambien se puede galvanizar con aleaciones de Zn como zinc-magnesio o zinc-magnesio-aluminio.
- Por ultimo, se enfrfa la lamina a temperatura ambiente. Durante esta etapa, algo de austenita que se ha enriquecido en carbono en la etapa de particion, se transforma en martensita fresca. Por tanto, la martensita fresca tiene un contenido de C superior al contenido de carbono de la composicion nominal.
[0048] La velocidad de enfriamiento es de al menos 25 °C/s para evitar que se produzca un efecto de autotemplado de la martensita fresca durante el enfriamiento final. Si el acero se reviste por immersion en caliente, entonces la lamina se enfrfa a 300 °C, segun la tecnica conocida, con el fin de que el revestimiento solidifique apropiadamente y, a continuacion, se enfrfa a temperatura ambiente con una velocidad de enfriamiento de al menos 25 °C/s para evitar el autotemplado de la martensita fresca. Tal efecto podrfa afectar a las propiedades de traccion y, especialmente, reducir la ductilidad.
[0049] Si la lamina de acero no se reviste mediante immersion en caliente, sino que, por ejemplo, se va a revestir mediante un procedimiento electroqufmico o al vacfo, o va a quedar sin revestir, la lamina se enfrfa directamente despues de la etapa de particion con una velocidad de enfriamiento superior a 25 °C/s, por la misma razon de evitar un grado demasiado alto de autotemplado de la martensita fresca.
[0050] En lugar de utilizar un revestimiento por immersion en caliente, la lamina se puede revestir mediante procedimientos electroqufmicos, por ejemplo, electrogalvanizado, o por cualquier procedimiento de revestimiento al vacfo, como PVD o deposicion por chorro de vapor, despues de la etapa de enfriamiento. En este caso, de nuevo, se puede utilizar cualquier clase de revestimiento y, en particular, zinc o aleaciones de zinc, como aleaciones de zinc-nfquel, zinc-magnesio o zinc-magnesio-aluminio.
[0051] Tras la particion y enfriamiento a la temperatura ambiente, cualquiera que sea el procedimiento de revestimiento mencionado anteriormente, o si la lamina no esta revestida, la lamina de acero segun la invencion debe contener: al menos un 10 % de austenita residual, de un 5 % a 25 % de ferrita intercrftica, al menos un 50 % de martensita particionada (es decir, martensita que tiene un contenido de carbono inferior al contenido nominal de carbono), menos de un 10 % de martensita fresca (es decir, martensita que tiene un contenido de carbono superior al contenido nominal de carbono) y bainita, siendo la suma (es decir, combinacion) de martensita particionada y bainita de al menos un 60 %.
[0052] Con el fin de obtener unas propiedades mecanicas estables, la suma de martensita (es decir, particionada y fresca) y bainita es de al menos un 65 %.
[0053] Las laminas de acero segun la invencion tienen un lfmite elastico YS de al menos 550 MPa, una resistencia a la traccion TS de al menos 980 MPa, un alargamiento uniforme UE de al menos un 12 %, un alargamiento total TE de al menos un 18 % y una relacion de expansion de agujero HER de al menos un 30 %.
[0054] Los ejemplos siguientes tienen fines ilustrativos y no estan destinados a ser interpretados como limitantes del alcance de la descripcion del presente documento:
Como un ejemplo, una lamina de 1,2 mm de espesor tiene la composicion siguiente:
C = 0,19 %, Si = 1,5 %, Mn = 2,2 %, Cr = 0,2 %, Al = 0,030 %, siendo el resto Fe e impurezas. Todos los elementos que son impurezas, tales como Cu, Ni, B, Nb, Ti, V, etc., tienen un contenido inferior al 0,05 %. La lamina se fabrico mediante laminado en caliente y en frfo. El punto de transformacion Ms teorico de este acero es 369 °C y el punto Ac3 calculado es 849 °C.
[0055] Se trataron muestras de acero termicamente mediante recocido, temple y particion y, a continuacion, se galvanizaron por immersion en caliente o electrogalvanizaron, siendo la velocidad de enfriamiento despues de la etapa de particion superior a 25 °C/s. Se cuantifico la microestructura y se midieron las propiedades mecanicas.
[0056] Las condiciones del tratamiento de recocido se presentan en la tabla I, las microestructuras obtenidas se resumen en la tabla II y las propiedades mecanicas se dan en la tabla III. Los ejemplos 1 a 15 se han revestido por immersion en caliente mediante galvanizado a 460 °C (GI) y los ejemplos 16 a 30 se han electrogalvanizado (EZ) despues del recocido.
[0057] Las cifras en negrita y subrayadas no son segun la invencion.
Tabla I:
Figure imgf000008_0001
T l II
Figure imgf000009_0001
T l III
Figure imgf000010_0001
[0058] En estas tablas, TA es la temperatura de recocido, TA1 es el limite inferior de temperature de recocido, QT es la temperatura de temple, PT es la temperatura de particion, Pt el tiempo de mantenimiento a la temperatura de particion, YS es el limite elastico, TS es la resistencia a la traccion, UE es el alargamiento uniforme, TE es el alargamiento total.
[0059] Las fracciones de microestructuras se refieren a la microestructura final de la lamina, es decir, despues de enfriar a temperatura ambiente. F es la fraccion de ferrita intercrftica, A es la fraccion de austenita retenida, FM es la fraccion de martensita fresca, PM es la fraccion de martensita particionada, M es la martensita, es decir, la suma de martensita fresca y particionada, B es la fraccion de bainita.
[0060] Las muestras 1, 2, 4, 5, 6, 16, 17, 18, 20, 21, 22 y 23, que estan galvanizadas o electrogalvanizadas, muestran que, con el fin de obtener las propiedades deseadas, y mas especfficamente las propiedades de ductilidad, la temperatura de recocido TA se debe fijar en consecuencia con la temperatura de temple QT. Cualquiera que sea la temperatura de particion PT elegida, cuanto menor sea la temperatura TA, menor es la temperatura QT. Combinar la temperatura TA y la temperatura QT permite obtener una fraccion adecuada de martensita particionada despues del temple en lo que respecta a la fraccion de ferrita intercrftica obtenida al final del recocido intercrftico, es decir, cuanto mayor sea la fraccion de ferrita, mayor es la fraccion de martensita particionada para que la lamina tenga alta resistencia, suficiente ductilidad y altas propiedades de expansion de agujero.
[0061] Las muestras 7 a 15 y 24 a 30 muestran que las temperaturas de recocido superiores a 830 °C conducen a una fraccion de ferrita intercrftica demasiado pequena para garantizar una ductilidad suficiente. Por otra parte, las muestras 3 y 19 muestran que, si la temperatura de recocido es inferior a la calculada con la relacion TA1 = Ac3 - 0,45 x (Ms - Qt ), el YS es inferior a 550 MPa. De hecho, una temperatura de recocido TA baja combinada con una temperatura de temple QT alta conducen a una baja fraccion de martensita particionada y, por lo tanto, la combinacion de las fracciones de martensita particionada y bainita es demasiado baja para garantizar una resistencia a la traccion superior a 550 MPa. Asimismo, la reduccion de la fraccion de martensita particionada degrada la resistencia a danos, lo que deriva en relaciones de expansion de agujero inferiores al 30 %.
[0062] Las muestras 31, 32 y 33 son ejemplos de diferentes microestructuras capaces de obtener las propiedades YS y TS deseadas, pero no la relacion de expansion de agujero deseada. En estos ejemplos, el ciclo termico difiere del de la invencion al evitar la etapa de temple a la temperatura de temple QT, es decir, la lamina se enfrfa directamente a la temperatura de particion PT y se mantiene durante un tiempo Pt antes de enfriarla a la temperatura ambiente. Tales ciclos termicos conducen a una microestructura que consiste en ferrita intercrftica F, bainita B, austenita retenida A y martensita fresca FM, que presenta propiedades de traccion similares, pero propiedades de resistencia a danos inferiores. De hecho, la ausencia de martensita particionada en la microestructura degrada las propiedades de resistencia a danos de la lamina y, por tanto, reduce la relacion de expansion de agujero, como se ilustra en la Figura 1, que muestra la relacion de expansion de agujero HER frente a la resistencia a la traccion TS de los ejemplos de la invencion (muestras 1, 2, 4, 5, 6, 16, 17, 18, 20, 21, 22 y 23) y las muestras 31, 32 y 33.
[0063] Las muestras 16, 17, 18, 20, 21, 22 y 23 muestran que, con una temperatura de particion de 460 °C y un tiempo de particion de entre 10 s y 60 s, es posible obtener las propiedades deseadas de las laminas galvanizadas.
[0064] Por otra parte, las muestras 1, 2, 4, 5 y 6 muestran que, con una temperatura de particion de 400 °C y un tiempo de particion de entre 10 s y 300 s, tambien es posible obtener las propiedades deseadas. El acero segun la invencion se puede utilizar para fabricar piezas para la carrocerfa de automoviles en blanco.

Claims (19)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para producir una lamina de acero, que tiene una microestructura que contiene entre un 5 % y 25 % de ferrita intercntica, al menos un 10 % de austenita retenida, al menos un 50 % de martensita particionada, menos de un 10 % de martensita fresca, y bainita, siendo la suma de martensita particionada y bainita de al menos un 60 %, tratando termicamente una lamina de acero donde la composicion qmmica del acero contiene en % en peso:
0,15 % < C < 0,25 %
1,2 % < Si < 1,8 %
2 % < Mn < 2,4 %
0,1 % < Cr < 0,25 %
Al < 0,5 %,
siendo el resto Fe e impurezas inevitables,
y donde las operaciones de tratamiento termico comprenden las etapas sucesivas siguientes:
- preparar una lamina mediante laminado en caliente y laminado en frio,
- calentar y recocer la lamina a una temperatura de recocido TA de entre TA1 = Ac3 - 0,45 x (Ms - QT), donde QT es la temperatura de temple de entre 180 °C y 300 °C, y TA2 = 830 °C durante un tiempo superior a 30 s, - templar la lamina enfriandola a la temperatura de temple QT de entre 180 °C y 300 °C,
- calentar la lamina a una temperatura de particion PT de entre 380 °C y 480 °C durante un tiempo de particion Pt de entre 10 s y 300 s,
- enfriar la lamina a la temperatura ambiente con una velocidad de enfriamiento de al menos 25 °C/s.
2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, donde: 0,17 % < C < 0,21 %.
3. Procedimiento segun la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, donde: 1,3 % < Si < 1,6 %
4. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde: 2,1 % < Mn < 2,3 %
5. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 donde la temperatura de particion PT es de entre 430 °C y 480 °C durante un tiempo de particion de entre 10 s y 90 s.
6. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 donde la temperatura de particion PT es de entre 380 °C y 430 °C durante un tiempo de particion de entre 10 s y 300 s.
7. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 para producir una lamina de acero revestida, comprendiendo el procedimiento, entre la etapa de calentamiento de la lamina a la temperatura de particion PT durante el tiempo de particion Pt y la etapa de enfriamiento de la lamina a la temperatura ambiente, una etapa de revestimiento por inmersion en caliente de la lamina.
8. Procedimiento segun la reivindicacion 7, donde la etapa de revestimiento por inmersion en caliente es una etapa de galvanizado.
9. Procedimiento segun la reivindicacion 7, donde la etapa de revestimiento por inmersion en caliente se realiza usando un bano de Al o Al aleado.
10. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 para producir una lamina de acero revestida, comprendiendo el procedimiento, despues de que la lamina se enfna a la temperatura ambiente, una etapa de revestimiento de la lamina mediante electrogalvanizado o revestimiento al vacfo.
11. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, donde la suma de martensita y bainita es de al menos un 65 %.
12. Lamina de acero, donde la composicion qmmica del acero contiene en % en peso:
0,15 % < C < 0,25 %
1,2 % < Si < 1,8 %
2 % < Mn < 2,4 %
0,1 < Cr < 0,25 %
Al < 0,5 %,
siendo el resto Fe e impurezas inevitables, donde la microestructura comprende entre un 5 % y 25 % de ferrita intercrftica, al menos un 50 % de martensita particionada, al menos un 10 % de austenita residual, menos de un 10 % de martensita fresca, y bainita, siendo la suma de martensita particionada y bainita de al menos un 60 %; siendo la lamina de acero preparada mediante laminado en caliente y laminado en frfo, y teniendo un lfmite elastico de al menos 550 MPa, una resistencia a la traccion de al menos 980 MPa, un alargamiento uniforme de al menos un 12 %, un alargamiento total de al menos un 18 % y una relacion de expansion de agujero de al menos un 30 %.
13. Lamina de acero segun la reivindicacion 12, donde 0,17 % < C < 0,21 %.
14. Lamina de acero segun la reivindicacion 12 o la reivindicacion 13, donde: 1,3 % < Si < 1,6 %
15. Lamina de acero segun una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, donde: 2,1 % < Mn < 2,3 %
16. Lamina de acero segun una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15 donde el acero esta revestido con Zn o una aleacion de Zn.
17. Lamina de acero segun una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15 donde el acero esta revestido con Al o una aleacion de Al.
18. Lamina de acero segun una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 17, donde la suma de martensita y bainita es de al menos un 65 %.
19. Uso de una lamina de acero segun una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 18 o producida segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 para fabricar piezas para la carrocerfa de automoviles en blanco.
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