ES2712177T3 - Un método de producción de una lámina de acero de calibre fino de alta resistencia excelente en elongación y capacidad de expansión de agujeros - Google Patents

Un método de producción de una lámina de acero de calibre fino de alta resistencia excelente en elongación y capacidad de expansión de agujeros Download PDF

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Abstract

Un método de producción de lámina de acero de calibre fino de alta resistencia con excelente elongación y capacidad de expansión de agujeros, siendo la resistencia a la tracción de la lámina de acero de calibre fino de alta resistencia es de 500 MPa o más, caracterizado por producir una plancha que consiste en, % en masa, C: 0,03 a 0,25%, Si: 0,013 a 0,299%, Mn: 0,8 a 3,1%, P<=0,02%, S<=0,02%, Al: 0,2 a 2,0% y N<=0,01% y, además, opcionalmente uno o más seleccionados de V: 0,005 a 1%, Ti: 0,002 a 1%, Nb: 0,002 a 1%, Cr: 0,005 a 2%, Mo: 0,005 a 1%, B: 0,0002 a 0,1%, Mg: 0,0005 a 0,01%, REM: 0,0005 a 0,01%, y Ca: 0,0005 a 0,01%, y el resto de Fe e impurezas inevitables, calentarla en un intervalo de 1150 a 1250ºC, después terminar de laminarla en caliente en un intervalo de temperatura de 800 a 950ºC, arrollándola a una temperatura de 400 a 700ºC, después decaparla de forma normal, después laminarla en frío con una reducción de la velocidad del 30 a 80%, después en el proceso de recocido continuo, remojo a 600ºC hasta el punto Ac3 +50ºC para el recocido de recristalización, enfriar la lámina de acero a 600ºC hasta Ar3 a una velocidad de enfriamiento promedio de 30ºC/s o menos, enfriamiento adicional con una velocidad de enfriamiento promedio de 10 a 150ºC/s a 400ºC o menos, después calentar y mantener una primera vez de 150 a 400ºC durante 1 a 20 minutos enfriarla al punto de transformación martensítica o menos, calentar y mantener una segunda vez a la temperatura final de enfriamiento + 50ºC a 300ºC, y 500ºC o menos durante 1 a 100 segundos, después calentar para obtener de este modo una estructura metálica que tiene una microestructura que consiste en ferrita con una fracción de área de 10 a 85%, austenita residual con una fracción de volumen de 1 a 10%, martensita templada con una fracción de área de 10 a 60% y el resto de bainita.

Description

DESCRIPCION
Un metodo de produccion de una lamina de acero de calibre fino de alta resistencia excelente en elongacion y capacidad de expansion de agujeros
La presente invencion hace referencia a un metodo de produccion de una lamina de acero de calibre fino y alta resistencia, excelente en cuanto a la elongacion y capacidad de expansion de agujeros.
Recientemente, debido a la necesidad de reducir el peso de los automoviles y de mejorar la seguridad en colisiones, se esta produciendo una fuerte demanda de laminas de acero de alta resistencia excelentes en cuando a su aptitud al conformado en forma de elementos de bastidor de chasis y elementos de refuerzo, piezas de estructura de asiento, y similares. Desde el punto de vista de los requerimientos de diseno estetico y diseno del chasis, se demandan en ocasiones formas complicadas. Es necesario, por lo tanto, una lamina de acero de alta resistencia que tenga un rendimiento de trabajo superior.
Por otro lado, debido a la resistencia progresivamente mas alta de la lamina de acero, el metodo de trabajo va cambiando con frecuencia del estirado convencional que utiliza la eliminacion de pliegues, al simple estampado y doblado. Especialmente, cuando el nervio de doblado es un arco u otra curva, se utiliza a veces abocardabilidad donde la cara extrema de la lamina de acero se alarga. Ademas, existen tambien bastantes piezas que se trabajan por desbarbado para ensanchar un orificio trabajado (orificio preliminar) para formar una aleta. La cantidad de la expansion en el caso grande es de hasta 1,6 veces el diametro del orificio preliminar.
Por otro lado, el fenomeno de retraccion elastica u otro tipo de recuperacion elastica despues de trabajar una pieza ocurre mas facilmente cuanto mayor es la resistencia de la lamina de acero, y dificulta asegurar la precision de la pieza.
De esta manera, estos metodos de trabajo requieren abocardabilidad, capacidad de expansion de agujeros, capacidad de flexion, y otra aptitud al conformado local de la lamina de acero, pero las laminas de acero de alta resistencia no tienen el suficiente rendimiento, se producen grietas y otros defectos, y el trabajo estable de los productos no es posible.
Por lo tanto, hasta ahora, se ha propuesto una lamina de acero de alta resistencia en cuanto a la abocardabilidad en la Publicacion de Patente Japonesa (A) N.° 9-67645, pero ha habido un aumento notable en la necesidad de una mejora de la aptitud para ser trabajada, en particular la capacidad de expansion de agujeros y por lo tanto una mejora adicional que permite la mejora simultanea tambien en la elongacion.
El documento US 5470529 describe una lamina de acero de alta resistencia a la traccion que tiene mejoradas la ductilidad y la capacidad de expansion de agujeros, en donde la lamina de acero consiste esencialmente, en peso, en C: 0,05-0,3%, Si: 2,5% o menos, Mn: 0,05-4%, Al: mayor que 0,10% y no mayor que 2,0% en donde 0,5<Si(%)+Al(%)<3,0, opcionalmente uno o mas de Cu, Ni, Cr, Ca, Zr, metales de tierras raras (REM), Nb, Ti y V y el resto de Fe e impurezas inevitables estando limitado el N a 0,01% o menos, y tiene una estructura que comprende al menos 5% en volumen de austenita retenida en ferrita o en ferrita y bainita, y la lamina de acero se produce por laminado en caliente con una temperatura final de laminado en el intervalo de 780-840°C, enfriando a una temperatura de arrollamiento en el intervalo de 300-450°C, indistintamente por enfriamiento rapido a la temperatura de arrollamiento a una velocidad de 10-50°C/s o por enfriamiento rapido inicial en un intervalo de temperatura de 600-700°C, despues enfriamiento por aire durante 2-10 segundos, y un enfriamiento rapido final a la temperatura de arrollamiento, enfriamiento a una temperatura de arrollamiento en el intervalo de 300-720°C, descalcificacion, laminado en fno con una reduccion del 30-80%, y recocido, el recocido se realiza por calentamiento entre el punto Ac1 y el punto Ac3 y enfriando tal que la temperatura se mantiene indistintamente al menos 30 segundos en el intervalo de 550°C a 350°C o se disminuye lentamente a una velocidad de 400°C/min o menos en ese intervalo de temperatura.
Los documentos JP H05-171344 A, JP H05-70886 A y JP H05-271857 A describen tambien una lamina de acero de alta resistencia a la traccion y un proceso de produccion similar al del documento US 5470529.
La presente invencion tiene como objeto resolver los problemas de la tecnica anterior, segun se explica anteriormente, y realizar una lamina de acero de calibre fino de alta resistencia con excelente elongacion y ensanchamiento de orificios y un metodo de produccion de la misma a escala industrial. Espedficamente, tiene como objeto realizar una lamina de acero de calibre fino de alta resistencia que exhiba el rendimiento anterior en una resistencia a la traccion de 500 MPa o mas.
Los inventores han estudiado los metodos de produccion de la lamina de acero de calibre fino de alta resistencia, con excelente elongacion y ensanchamiento de orificios, y como resultado descubrieron que para mejorar adicionalmente la ductilidad y la capacidad de expansion de agujeros de la lamina de acero, en el caso de una lamina de acero laminada en fno de alta resistencia, con una resistencia a la traccion de la lamina de acero de 500 MPa o mas, la forma y el equilibrio de la estructura de metal de la lamina de acero, y el uso de martensita revenida son importantes. Ademas, descubrieron una lamina de acero estableciendo una relacion espedfica entre la resistencia a la traccion y Si y Al para asegurar una fraccion del area de ferrita adecuada y evitar el deterioro de la capacidad de conversion qmmica y la adhesion del chapado, y controlar los precipitados y otras inclusiones contenidas en el interior por la adicion de Mg, REM y Ca para mejorar la aptitud al conformado local, y por lo tanto mejorar la aptitud al conformado en prensa a un nivel sin precedentes y un metodo de produccion de la misma. Asf, el objeto anterior puede lograrse por las caractensticas definidas en las reivindicaciones.
La mayor caractenstica de la estructura de una lamina de acero de calibre fino de alta resistencia, de acuerdo con la presente invencion, es que realizando el necesario tratamiento de calor despues de un proceso de recocido y templado, puede obtenerse una estructura metalica que consiste en ferrita, austenita residual, martensita revenida, y bainita en un buen equilibrio, y puede obtenerse un material que tenga una ductilidad y un ensanchamiento de orificios extremadamente estables.
A continuacion, se explicaran las limitaciones de los ingredientes qmmicos de la presente invencion.
El C es un importante elemento para mejorar el endurecimiento y la aptitud al templado del acero y es esencial para obtener una estructura de material compuesto que comprende ferrita, martensita, bainita, etc. Para obtener la bainita o la martensita revenida, ventajosa para obtener TS>500 MPa y aptitud al conformado local, es necesario un 0,03% o mas. Por otro lado, si el contenido llega a ser mayor, la cementita u otros carburos a base de hierro se vuelven mas gruesos con facilidad, la aptitud al conformado local se deteriora, y la dureza despues de la soldadura se eleva notablemente, de manera que el lfmite superior se establecio en 0,25%.
El Si es un elemento preferible para elevar la resistencia sin reducir la aptitud para ser trabajado del acero.
El Mn es un elemento que tiene que ser anadido desde el punto de vista de asegurar la resistencia y, ademas, retrasar la formacion de carburos y es un elemento efectivo para la formacion de ferrita. Si es menos de 0,8%, la resistencia no es satisfactoria. Ademas, la formacion de ferrita se vuelve insuficiente y la ductilidad se deteriora. Si esta por encima de 3,1%, la martensita se vuelve excesiva, se provoca un aumento en la resistencia, y la aptitud para ser trabajado se deteriora, asf que el lfmite superior se establecio en 3,1%.
El P, si se encuentra por encima de 0,02%, da como resultado una notable segregacion de la solidificacion del tiempo de colada, invita al agrietamiento interno y al deterioro de la capacidad de expansion de agujeros, y causa fragilidad de la zona soldada, asf que el lfmite superior se establecio en 0,02%.
El S es un elemento perjudicial ya que permanece como MnS y otras inclusiones a base de sulfuro. En particular, cuanto mas elevada es la resistencia de la matriz, mas notable es efecto. Si la resistencia a la traccion es 500 Mpa o mas, debena ser reducida a 0,02% o menos.
El Al es un elemento requerido para la desoxidacion del acero, pero si se encuentra por encima de 2,0% aumenta la alumina y otras inclusiones y perjudica la aptitud a ser trabajado, de manera que el lfmite superior se establecio en 2,0%. Para mejorar la ductilidad, es requerida la adicion de un 0,2% o mas.
El N, si se encuentra por encima de 0,01%, degrada el comportamiento de envejecimiento y la aptitud a ser trabajada de la matriz, asf que el lfmite superior se establecio en 0,01%.
Para obtener una lamina de acero de alta resistencia, generalmente son necesarias grandes cantidades de elementos aditivos y se contiene la formacion de ferrita. Por esta razon, la fraccion de ferrita se reduce y la fraccion de la segunda fase aumenta, de manera que especialmente a 500 MPa o mas, cae la elongacion. Para una mejora de esto, normalmente se utilizan con frecuencia la adicion de Si y la reduccion de Mn, pero la primera degrada la capacidad de conversion qmmica y la adhesion del chapado, mientras que la ultima dificulta asegurar la resistencia, de manera que estas no pueden utilizarse en la lamina de acero que pretende la presente invencion. Por lo tanto, los inventores se involucraron en estudios profundos y como resultado descubrieron los efectos del Al y el Si. Descubrieron que cuando existe un balance de Al, Si, y TS que satisface la relacion de la formula (A), puede asegurarse una fraccion de ferrita suficiente y puede asegurarse una elongacion excelente.
(0,0012 x [valor objetivo TS] - 0,29) / 3<[Al] 0,7[Si] < 1,0
.... (A)
donde el valor objetivo TS es el valor de diseno de la resistencia de la lamina de acero en unidades de MPa, [Al] es el % en masa de Al, y [Si] es el % en masa de Si.
Si las cantidades de Al y Si anadidas son (0,0012x[valor objetivo TS] -0,29) / 3 o menos, son insuficientes para mejorar la ductilidad, mientras que si son 1,0 o mas, la capacidad de conversion qmmica y la adhesion del chapado se deterioran.
A continuacion, se explicaran los elementos opcionales de la presente invencion.
Puede anadirse V, para mejorar la resistencia, en el intervalo de 0,005 a 1%.
Ti es un elemento efectivo para el proposito de mejora de la resistencia y para formar sulfuros a base de Ti con relativamente poco efecto sobre la aptitud al conformado local y reducir el perjudicial MnS. Ademas, tiene el efecto de suprimir el engrosamiento de la estructura de metal soldada y dificultar la fragilidad. Para mostrar estos efectos, menos del 0,002% resulta insuficiente, de manera que el lfmite inferior se establecio en 0,002%. Sin embargo, si se anade en exceso, el TiN grueso y angular aumenta y se reduce la aptitud al conformado local. Ademas, se forman carburos estables, la concentracion de C en la austenita cae en el momento de la produccion de la matriz, no puede obtenerse la estructura endurecida deseada, y la resistencia a la traccion tampoco puede asegurarse mas, de manera que el lfmite superior se establece en 1,0%.
El Nb es un elemento efectivo para el proposito de mejorar la resistencia y formar carburos finos, suprimiendo el reblandecimiento de la zona soldada afectada por el calor. Si es menos del 0,002%, el efecto de supresion del reblandecimiento de la zona soldada afectada por el calor no puede obtenerse suficientemente, de manera que el lfmite inferior se establecio en 0,002%. Por otro lado, si se anade en exceso, el aumento de los carburos causa que disminuya la aptitud para ser trabajada de la matriz, de manera que el lfmite superior se establecio en 1,0%.
El Cr puede anadirse como un elemento de endurecimiento, pero si es menos de 0,005, no tiene efecto, mientras que si esta por encima de 2%, degrada la ductilidad y la capacidad de conversion qmmica, de manera que el intervalo se establecio de 0,005% a 2%.
El Mo es un elemento que tiene un efecto sobre asegurar la resistencia y sobre la aptitud al templado y ademas hace que la estructura de bainita sea mas facil de obtener. Ademas, tambien tiene el efecto de suprimir el reblandecimiento de la zona soldada afectada por el calor. Se cree que su presencia en conjunto con Nb etc., aumenta este efecto. Si es menos del 0,005%, este efecto es insuficiente, de manera que el lfmite inferior se establecio en 0,005%. Sin embargo, incluso si se anade en exceso, el efecto se satura y se vuelve economicamente no ventajoso, de manera que el lfmite superior se establecio en 1%.
El B es un elemento que tiene el efecto de mejorar la aptitud al templado del acero y de interactuar con el C para suprimir la difusion de C en la zona soldada afectada por el calor y por tanto suprimir el reblandecimiento. Para mostrar este efecto, es necesaria la adicion de 0,0002% o mas. Por otro lado, so se anade en exceso, la aptitud para ser trabajada de la matriz cae y se produce la fragilidad del acero o una cafda en la aptitud para ser trabajado en caliente, de manera que el lfmite superior se establecio en 0,1%.
El Mg se enlaza con oxfgeno para formar oxidos tras la adicion, pero se cree que el MgO y los compuestos en complejo de A^O3 , SiO2 , MnO, Ti2O3 , etc. que incluyen MgO precipitan de forma extremadamente fina. Se cree, aunque no es una certeza, que estos oxidos dispersos fina y uniformemente en el acero tienen el efecto de formar vados finos en el momento de la estampacion o cizallamiento en la seccion transversal estampada o cortada, formando puntos de inicio de grietas y suprimiendo la concentracion de tension en el momento del desbarbado o abocardabilidad posterior para evitar el crecimiento de las grietas hacia grietas de gran tamano. Debido a esto, se hace posible mejorar la capacidad de expansion de agujeros y la abocardabilidad, pero si es menor de 0,0005%, este efecto es insuficiente, de manera que el lfmite inferior se establecio en 0,0005%. Por otro lado, la adicion por encima de 0,01% no solamente da como resultado la saturacion de la cantidad de mejora con respecto a la cantidad de adicion, sino tambien degrada, por el contrario, el factor de limpieza del acero y degrada la capacidad de expansion de agujeros y la abocardabilidad, de manera que el lfmite superior se establecio en 0,01%.
Se cree que los REM son elementos con un efecto similar al Mg. Aunque no se ha confirmado suficientemente, se cree son elementos que prometen una mejora en la capacidad de expansion de agujeros y la abocardabilidad debido al efecto de supresion de grietas por la formacion de oxidos finos, pero si se encuentra en menos de 0,0005%, este efecto es insuficiente, de manera que el lfmite inferior se establecio en 0,0005%. Por otro lado, con la adicion por encima de 0.01% no solamente se satura la cantidad de mejora con respecto a la cantidad anadida, sino que tambien por el contrario esto degrada el factor de limpieza del acero y degrada la capacidad de expansion de agujeros y la abocardabilidad, de manera que el lfmite superior se establecio en 0,01%.
El Ca tiene el efecto de mejorar la aptitud al conformado local de la matriz mediante el control de la forma de las inclusiones a base de sulfuro (esferoidizacion), pero si es menos de 0,0005% el efecto es insuficiente, de manera que el lfmite inferior se establecio en 0,0005%. Ademas, si se anade en exceso, no solamente se satura el efecto, sino que tambien se produce el efecto inverso debido al aumento de las inclusiones (deterioro de la aptitud al conformado local), de manera que el lfmite superior se establecio en 0,01%.
En la presente invencion, la razon para hacer la estructura de la lamina de acero una estructura de material compuesto de ferrita, austenita residual, martensita revenida, y bainita es obtener una forma de acero excelente en resistencia y tambien en elongacion y ensanchamiento de orificios. La “ferrita” indica ferrita poligonal y ferrita baimtica.
Ademas, en la presente invencion, la mayor caractenstica en la estructura de metal de la lamina de acero de calibre fino de alta resistencia es que el acero contiene martensita revenida en una fraccion de area de 10 a 60%. Esta martensita revenida se somete a revenido y se convierte en una estructura de martensita revenida por tratamiento termico que comprende enfriar la martensita formada en el proceso de enfriamiento del recocido hasta el punto de transformacion martensftico o menor, a continuacion mantenerla a 150 a 400°C durante 1 a 20 minutes o mantenerlo a una temperatura de 50 a 300°C mas alta que la temperatura final de enfriamiento de punto de transformacion martensftico o menor y de 500°C durante 1 a 100 segundos. Aqm, si la fraccion de area de la martensita revenida es menor del 10%, la diferencia de dureza entre las estructuras llegara a ser demasiado grande y no se vera ninguna mejora en la tasa de ensanchamiento de orificios, mientras que si se encuentra por encima del 60%, la resistencia de la lamina de acero caera demasiado. Ademas, estableciendo la ferrita como una fraccion de area de 10 a 85%, y la austenita residual una fraccion de area de 1 a 10% para un buen equilibrio en la lamina de acero, la elongacion y la tasa de ensanchamiento de orificios mejoranan notablemente. Si la fraccion de area de la ferrita es menor que 10%, la elongacion no puede asegurarse suficientemente, mientras que si la fraccion de area de la ferrita se encuentra por encima del 35%, la resistencia se vuelve insuficiente, asf que esto no se prefiere. Mas aun, en el proceso de la presente invencion, 1% o mas de austenita residual permanece. Con mas del 10% de fraccion volumetrica de austenita residual, la austenita residual se transformate a una transformacion de martensita trabajandola. En ese momento, se produciran huecos o una gran cantidad de dislocaciones en la interfaz de la fase de martensita y las fases circundantes. El hidrogeno se acumulara en tales localizaciones, dando como resultado unas propiedades de fractura retardada inferiores, asf que esto no es deseable.
Se ha de senalar que la bainita de la estructura restante puede incluir martensita no revenada en una fraccion de area de 10% o menor con respecto a la estructura total sin ningun efecto importante sobre la calidad.
A continuacion, se explicate el metodo de produccion.
En primer lugar, se produce una chapa que comprende la composicion de ingredientes anterior. La chapa se introduce en el interior de un horno de calentamiento mientras esta a alta temperatura o despues de enfriarlo a temperatura ambiente, se calienta a un intervalo de temperatura de 1150 a 1250°C, a continuacion se termina por laminado en caliente en un intervalo de temperatura de 800 a 950°C y se enrolla de 400 a 700°C para obtener una lamina de acero laminada en caliente. Si la temperatura final de laminado en caliente es menor de 800°C, los granos de cristal se convierten en granos mixtos y la aptitud para ser trabajada de la matriz se reduce. Si se encuentra por encima de 950°C, los granos de austenita se vuelven gruesos y no puede obtenerse la microestructura deseada. Una temperatura de arrollamiento inferior permite suprimir la formacion de una estructura de perlita, pero si se considera tambien la carga de enfriamiento, la temperatura se establece en un intervalo de 400 a 600°c.
A continuacion, la lamina es decapada, a continuacion laminada en frte y recocida para obtener una lamina de acero de calibre fino. La tasa de laminado en frte se encuentra en el intervalo de 30 a 80% en terminos de carga de laminado y calidad del material.
La temperatura de recocido es importante a la hora de asegurar una resistencia predeterminada y una aptitud a ser trabajada de la lamina de acero de alta resistencia, y es 600°C a Ac3+50°C. Si es menos de 600°C, no se produce la suficiente recristalizacion y la aptitud para ser trabajada de la propia matriz es difteil de obtener de forma estable. Ademas, si esta por encima de Ac3+50°C, los granos de austenita se engrosan, la formacion de ferrita se suprime, y la microestructura deseada se vuelve difteil de obtener. Ademas, para obtener la microestructura prescrita por la presente invencion, es usado el metodo de recocido continuo.
A continuacion, la lamina se enfna a 600°C a Ar3, a una velocidad media de enfriamiento de 30°C/s o menos para formar ferrita. Si se encuentra a menos de 600°C, la perlita precipita y la calidad se degrada, asf que esto no se prefiere. Si se encuentra por encima de Ar3 , la fraccion de area de la ferrita no puede obtenerse. Ademas, incluso si la velocidad media de enfriamiento esta por encima de 30°C/s, la fraccion de area de la ferrita predeterminada no puede obtenerse, de manera que la velocidad media de enfriamiento se establecio en 30°/s o menos, mas preferiblemente 10°C/s o menos.
A continuacion, se explicate asegurar la martensita revenida con una fraccion de area de 10% a 60% efectiva para mejorar mas la capacidad de expansion de agujeros y la abocardabilidad.
Despues del recocido anterior y posterior enfriamiento, la lamina es enfriada a una velocidad media de enfriamiento de 10 a 150°C/s a 400°C/s o menos. Si es a menos de 10°C/s, la mayona de la austenita sin transformar se transforma a bainita, de manera que la formacion posterior de martensita no es suficiente y la resistencia se vuelve inadecuada. Si es por encima de 150°C/s, la forma de la lamina de acero se degrada notablemente, asf que esto no es deseable. Ademas, si es por encima de 400°C, la cantidad de martensita no puede ser suficientemente asegurada y la resistencia se vuelve inadecuada. Para permitir la produccion eficiente por una lmea de produccion trabajando la presente invencion conectada a una lmea de recocido continua, es preferible de 100 a 400°C o de la temperatura del punto de transformacion martensftico a 400°C. Ha de senalarse que el punto de transformacion martensftico Ms se halla por Ms (°C) =561-471xC(%) - 33Mn (%) - 17xNi (%) - 17xCr (%) - 21xMo (%).
A continuacion, la lamina es tratada mediante un proceso de calentamiento y mantenimiento en el que se mantiene a una temperatura en un intervalo de 150 a 400°C durante 1 a 20 minutos. Si se encuentra a menos de 150°C, la martensita no se somete a revenido y la diferencia de dureza entre las estructuras se volvera grande. Ademas, la transformacion de bainita sera tambien insuficiente y no se obtendra la ductilidad predeterminada y la capacidad de expansion de agujeros. Si esta por encima de los 400°C, la lamina sera demasiado revenida y la resistencia caera, de manera que esto no es deseable.
Ademas, para asegurar la martensita revenida en el proceso de calentamiento y de mantenimiento, el Kmite superior se establece preferiblemente en el punto de transformacion matensftica o menos.
Ademas, para asegurar la bainita en el proceso de calentamiento y mantenimiento, el lfmite inferior esta preferiblemente por encima del punto de transformacion martensttica.
Si el tiempo de mantenimiento es menor de 1 minuto, el revenido y la transformacion no progresan mucho del todo o permanecen incompletos, y la ductilidad y la tasa de ensanchamiento de orificios no se mejoran. Si se dejan mas de 20 minutos, el revenido y la transformacion terminan sustancialmente, de manera que no se presenta ningun efecto incluso con una extension del tiempo.
Ha de senalarse que el proceso de calentamiento y mantenimiento puede ser uno conectado a la lmea de recocido continuo o puede ser una lmea separada, pero es preferible, en terminos de productividad, uno conectado a la instalacion de recocido continuo, o uno realizado en un horno de sobreenvejecimiento de la lmea de recocido continuo.
Ademas, para asegurar de forma fiable la bainita, a continuacion convertir la austenita no transformada a martensita y asegurar la martensita revenida, el proceso de calentamiento y mantenimiento se realiza como un primer proceso de calentamiento y mantenimiento de 150 a 400°C y mantenerlo durante 1 a 20 minutos, a continuacion enfriar al punto de transformacion martensttica o menos, mantener de la temperatura final de enfriamiento de 50 a 300°C y 500°C o menos durante 1 a 100 segundos para el segundo calentamiento y mantenimiento, y a continuacion enfriar. Si el intervalo de temperatura del segundo proceso de calentamiento y mantenimiento se establece entre la temperatura final de enfriamiento cuando se enfna al punto de transformacion martensttica o menos de 50° a 300°C y 500°C, puede asegurarse de forma fiable la martensita revenida.
Si la temperatura del segundo proceso de calentamiento y mantenimiento es menor que la temperatura final de enfriamiento, la martensita no sera revenida, la diferencia de dureza entre la estructura se volvera grande, y no pueden obtenerse la ductilidad y la capacidad de expansion de agujeros predeterminados. El lfmite inferior de la temperatura del segundo proceso de calentamiento y mantenimiento es mas preferiblemente la temperatura final de enfriamiento 50°C y el punto de transformacion martensttica o mas. La temperatura final de enfriamiento 300°C, resulta mas preferible. Si la temperatura del segundo proceso de calentamiento y mantenimiento esta por encima de 500°C, la lamina es demasiado revenida y la resistencia cae, de modo que esto no es preferible.
Cuando el tiempo de mantenimiento es menor que 1 segundo, el revenido no progresa mucho del todo o permanece incompleto y la ductilidad y la tasa de ensanchamiento de orificios no se mejoran. Si esta por encima de 100 segundos, el revenido termina sustancialmente, de manera que no se presenta ningun efecto incluso con una extension del tiempo.
Ademas, la lamina de acero tambien puede ser una lamina de acero laminado en fno o una lamina de acero chapada. Ademas, el chapado puede ser una galvanizacion habitual, un chapado de aluminio, etc. El chapado puede ser o bien por inmersion en caliente o por electrodeposicion. Ademas, la lamina de acero puede chaparse, y a continuacion alearse. Puede tambien ser chapada en multiples capas. Ademas, incluso una lamina de acero que comprende una lamina de acero no chapada o lamina de acero chapada sobre la cual se lamina una pelmula, no esta fuera de la presente invencion.
Ejemplos
El acero de cada composicion de ingredientes que se muestra en la Tabla 1 fue producido en un horno de fusion al vacm, se enfrio para solidificarse, a continuacion se recalento de 1200 a 1240°C, se sometio a laminado final de 880 a 920°C (a un grosor de lamina de 2,3 mm), se enfrio, y a continuacion se mantuvo a 600°C durante 1 hora para reproducir el tratamiento termico de arrollado de la laminacion en caliente. La lamina laminada en caliente obtenida se descascarillo mediante desbastado, se lamino en fno (a 1,2 mm), a continuacion fue recocida a 750 a 880°C x 75 segundos utilizando un simulador de recocido continuo.
Ademas, la lamina de acero se enfrio a 600°C hasta el punto Ar3 a una velocidad de enfriamiento promedio de 30°C/s o menos.
Despues de esto, la lamina se enfrio, se calento, y se mantuvo en las condiciones de [8] (ejemplo comparativo) y [2] (ejemplo de referencia), y [6] (ejemplo de invencion) de la Tabla 2.
Ademas, el tipo G de acero descrito en la Tabla 1 se utilizo para su comparacion mientras se cambiaban las condiciones de calentamiento y mantenimiento del recocido por las condiciones de mantenimiento del recocido por las condiciones de [1] (ejemplo de referencia) y [5] (ejemplo de invencion) y [3], [4] y [7] (ejemplos comparativos) de la Tabla 2.
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Ha de senalarse que los diversos metodos de ensayo utilizados en la presente invencion se muestran a continuacion.
Caractensticas de traccion: se evaluaron ejecutando un ensayo de traccion en una direccion perpendicular a la direccion de laminacion de una pieza de ensayo de traccion N° 5 JIS.
Tasa de ensanchamiento de orificios: se empleo el metodo de ensayo de ensanchamiento de orificios del estandar de la Federacion del hierro y el acero de Japon JFST1001-1996.
Se introdujo con fuerza un punzon conico con un angulo de vertice de 60° a traves de un orificio perforado de $10 mm (diametro interior del troquel de 10,3 mm, tolerancia 12,5%) para formar un desbarbado del orificio en la direccion exterior a una velocidad de 20 mm/min:
Tasa de ensanchamiento de orificios X (%) = {(D-Do) / Do} x 100
D: diametro del orificio cuando la grieta penetra el grosor de la lamina
Do: diametro inicial del orificio (10 mm)
Estructura de metal:
Fraccion de area de la ferrita: se observo la Ferrita por ataque qmmico con Nital.
La fraccion de area de ferrita se cuantifica puliendo una muestra por ataque qmmico con Nital (acabado con alumina), sumergiendola en una solucion corrosiva (mezcla de agua pura, pirosulfito de sodio, alcohol etflico, y acido pfcrico) durante 10 segundos, a continuacion puliendo nuevamente, enjuagando, a continuacion secando la muestra con aire de refrigeracion. Despues del secado, se mide un area de 100 pm x 100 pm de la estructura de la muestra para el area mediante un sistema Luzex a una potencia de 1000 para determinar el % de area de la ferrita. En cada tabla, esta fraccion de area de la ferrita se muestra como el % del area de ferrita.
Martensita revenida
Tasa de area: Observacion por microscopio optico y observacion de martensita por ataque qmmico con LePera. La fraccion de area de martensita revenida es cuantificada puliendo una muestra por ataque qmmico con LePera (acabado con alumina), sumergiendola en una solucion corrosivo (mezcla de agua pura, pirosulfito de sodio, alcohol etflico, y acido pfcrico) durante 10 segundos, a continuacion puliendo nuevamente, enjuagando, a continuacion secando la muestra con aire de refrigeracion. Despues del secado, se mide un area de 100 pm x 100 pm de la estructura de la muestra para el area mediante un sistema Luzex a una potencia de 1000 para determinar el % de area de la martensita revenida. En cada tabla, esta fraccion de area de martensita revenida se muestra como el % del area de martensita revenida.
Fraccion volumetrica de austenita residual: la austenita residual se cuantifica por haces de MoKa a partir de la resistencia del area (200), (210) de la ferrita y la resistencia del area (200), (220), y (311) de la austenita en la superficie de la lamina suministrada pulida qmmicamente a % del grosor de la superficie, y utilizada como la fraccion volumetrica de la austenita residual. Una fraccion volumetrica de austenita residual de 1 a 10% o mas se considera buena.
En cada tabla, la fraccion volumetrica de austenita residual se expresa como el % en volumen y la tasa de y residual. Los resultados del ensayo de los ejemplos comparativos del Experimento N° [8] mostrados en la Tabla 2 del Ejemplo 1 se muestran en la Tabla 3. Ademas, los resultados del ensayo del Experimento N° [2] (ejemplo de referencia) se muestran en la Tabla 4, los del Experimento N° [6] se muestran en la Tabla 5, y los del Experimento N° [9] (ejemplo de referencia) se muestran en la Tabla 6.
Ademas, los resultados del ensayo del Ejemplo 2 se muestran en la Tabla 7.
(Ejemplo 1) Comparacion del Experimento N° [8] con las mismas condiciones operativas que en el pasado como un ejemplo comparativo, y el Experimento N° [6], como un ejemplo de invencion, se aprende que los ejemplos de la invencion muestran mejores valores de la tasa de ensanchamiento de orificios y la elongacion.
Ademas, como una comparacion de laminas con el mismo nivel de resistencia a la traccion y generalmente los mismos ingredientes, pero satisfaciendo la formula (A) y no satisfaciendola, entre los tipos de acero B y C, E y F, y K y L, el C, F, y L que satisfacen la formula (A) mostraron fracciones de area de ferrita mayores y mejor elongacion. (Ejemplo 2) Cambiando y comparando adicionalmente las condiciones de revenido, la cafda en la resistencia fue grande y la elongacion tambien cayo redprocamente en los experimentos Nos [4] y [7]. Se cree que la cafda en la elongacion es debido a la formacion de perlita. Los Experimentos Nos. [5] y [6] de los ejemplos de invencion mostraron buenos resultados
Tabla 3
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Tabla 4
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Tabla 5
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Tabla 6
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Tabla 7
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De acuerdo con la presente invencion, es posible proporcionar una lamina de acero de calibre fino de alta resistencia con excelente elongacion y ensanchamiento de orificios, utilizada para piezas de automoviles etc. y un metodo de produccion de la misma y que tiene un valor industrial extremadamente grande.

Claims (1)

REIVINDICACIONES
1. Un metodo de produccion de lamina de acero de calibre fino de alta resistencia con excelente elongacion y capacidad de expansion de agujeros, siendo la resistencia a la traccion de la lamina de acero de calibre fino de alta resistencia es de 500 MPa o mas, caracterizado por
producir una plancha que consiste en, % en masa, C: 0,03 a 0,25%, Si: 0,013 a 0,299%, Mn: 0,8 a 3,1%, P<0,02%, S<0,02%, Al: 0,2 a 2,0% y N<0,01% y, ademas, opcionalmente uno o mas seleccionados de V: 0,005 a 1%, Ti: 0,002 a 1%, Nb: 0,002 a 1%, Cr: 0,005 a 2%, Mo: 0,005 a 1%, B: 0,0002 a 0,1%, Mg: 0,0005 a 0,01%, REM: 0,0005 a 0,01%, y Ca: 0,0005 a 0,01%, y
el resto de Fe e impurezas inevitables,
calentarla en un intervalo de 1150 a 1250°C, despues terminar de laminarla en caliente en un intervalo de temperatura de 800 a 950°C, arrollandola a una temperatura de 400 a 700°C, despues
decaparla de forma normal, despues laminarla en frio con una reduccion de la velocidad del 30 a 80%, despues en el proceso de recocido continuo, remojo a 600°C hasta el punto Ac3 +50°C para el recocido de recristalizacion, enfriar la lamina de acero a 600°C hasta Ar3 a una velocidad de enfriamiento promedio de 30°C/s o menos, enfriamiento adicional con una velocidad de enfriamiento promedio de 10 a 150°C/s a 400°C o menos, despues calentar y mantener una primera vez de 150 a 400°C durante 1 a 20 minutos
enfriarla al punto de transformacion martensftica o menos,
calentar y mantener una segunda vez a la temperatura final de enfriamiento 50°C a 300°C, y 500°C o menos durante 1 a 100 segundos, despues
calentar para obtener de este modo una estructura metalica que tiene una microestructura que consiste en ferrita con una fraccion de area de 10 a 85%, austenita residual con una fraccion de volumen de 1 a 10%, martensita templada con una fraccion de area de 10 a 60% y el resto de bainita.
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