ES2718492T3 - Lámina de acero galvanizado por inmersión en caliente y método para su fabricación - Google Patents

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Description

DESCRIPCIÓN
Lámina de acero galvanizado por inmersión en caliente y método para su fabricación
Campo técnico
La presente invención hace referencia a una lámina de acero de alta resistencia galvanizado por inmersión en caliente que tiene una aptitud al conformado mejorada, y a un método de fabricación de la misma. La lámina de acero de alta resistencia galvanizado por inmersión en caliente también incluye una lámina de acero de alta resistencia con recocido después de la galvanización.
Se reivindica prioridad sobre la Solicitud de Patente Japonesa N° 2010-281690, presentada el 17 de Diciembre de 2010. Técnica anterior
El aumento de resistencia (tensión elevada) de una lámina de acero utilizada, es uno de los métodos más efectivos para lograr tanto el ahorro en el peso como la seguridad ante una colisión para la carrocería de un vehículo. Recientemente, el Reglamento con respecto a la seguridad ante una colisión, representado por la Euro-N-CAP (Programa Europeo de Evaluación de Automóviles Nuevos) se ha vuelto más estricta. Para corresponder a dicho Reglamento, se requiere la adición de un elemento reforzado o similar, y por tanto, es inevitable un aumento del peso de la carrocería. El aumento en el peso de la carrocería tiene como resultado la disminución de la eficiencia del combustible. Por consiguiente, ha resultado más preferible el aumento en la utilización de un material de resistencia ultra-elevada, en el que el grosor puede ser reducido mientras que se mantiene la resistencia de una pieza. Por otro lado, para lograr el ahorro del peso de la pieza tanto como sea posible, la forma de dicha pieza se vuelve complicada. Por lo tanto, se requiere la mejora adicional de la capacidad de ser trabajado del conformado en la lámina de acero. En particular, en la mayoría de los casos, se aplica una lámina de acero delgada de alta resistencia a una parte, en la que se realiza principalmente la deformación por doblado, tal como un estribo lateral. Por consiguiente, es importante calcular la capacidad de expansión de agujeros, que es un índice que indica una capacidad de doblado o ductilidad local, como la aptitud al conformado de la lámina de acero delgada de alta resistencia. Más aún, debido a que también se requiere resistencia a la corrosión en el elemento, se aplica galvanizado por inmersión en caliente o recocido después de la galvanización a la lámina de acero de alta resistencia utilizada.
Sin embargo, en general, si la resistencia de la lámina de acero es incrementada, es conocido que se deteriora la capacidad de ser trabajado del conformado, tal como la capacidad de ser doblado o la capacidad de expansión de agujeros.
Por ejemplo, en la técnica relacionada, se sugieren láminas de acero que tengan una capacidad de expansión de agujeros mejorada en los documentos de Patente 1 a 3.
Debido a que la lámina de acero de alta resistencia tiene mucho contenido de un elemento de aleación y el elemento de aleación está concentrado en una parte central del grosor de una lámina, se deteriora la capacidad de expansión de agujeros. Sin embargo, no hay ninguna técnica relacionada que describa una diferencia de dureza entre una parte de superficie de la lámina de acero y una parte central de la lámina de acero. Más aún, debido a que la MnS que tiene gran tamaño se convierte en el origen de una fractura en el momento del moldeado, se asume que un estado de precipitación de la MnS influye en la aptitud al conformado. La patente Japonesa JP 2003239040 hace referencia a la producción de una lámina de acero galvanizado de alta resistencia que muestra una excelente aptitud al conformado.
Documento de la técnica anterior
Documento de patente
[Documento de patente 1] Solicitud de Patente sin examinar, Primera publicación N° 2005-246141
[Documento de Patente 2] Solicitud de Patente sin examinar, Primera publicación N° 2006-274317
[Documento de Patente 3] Solicitud de Patente sin examinar, Primera publicación N° 2008-240123 Descripción de la Invención
Problema que la invención va a resolver
Un objeto de una realización de la invención es resolver los problemas de la técnica relacionada tal como se ha descrito anteriormente, y proporcionar una lámina de acero galvanizado por inmersión en caliente que tenga alta resistencia y una aptitud al conformado mejorada, y un proceso de fabricación de la misma.
Medios para resolver los problemas
Los inventores han examinado en detalle una lámina de acero galvanizado de alta resistencia por inmersión en caliente que tiene una aptitud al conformado mejorada.
Como resultado, con respecto a una lámina de acero que es un acero DP (de doble fase) que tiene un límite elástico relativamente bajo en láminas de acero de alta resistencia, y es un sustrato de una lámina de acero galvanizado por inmersión en caliente, controlando una cantidad total de Si y Al, que son componentes de la lámina de acero, en un intervalo específico y controlando una distribución de la dureza de la lámina de acero, los inventores observaron que podía fabricarse a nivel industrial una lámina de acero de alta resistencia galvanizado por inmersión en caliente que sea capaz de obtener más aptitud al conformado que la técnica relacionada.
Para evitar problemas tales como una fractura retardada o fragilidad de trabajo secundaria, es preferible que la lámina de acero será acero DP que sustancialmente no incluye austenita residual, excepto por la austenita residual de aproximadamente un 5% en volumen que se incluye inevitablemente.
Más aún, en la parte de superficie de la lámina de acero y la parte central de la lámina de acero, es importante controlar la dureza de la martensita o el estado de precipitación de la MnS en la lámina de acero.
El aspecto de la presente invención puede ser aplicado a una lámina de acero de alta resistencia galvanizado por inmersión que tiene una resistencia a la tracción de 590 MPa a 1500 MPa. Sin embargo, se ejercen efectos notables sobre la lámina de acero de alta resistencia galvanizado por inmersión que tiene la resistencia a la tracción de aproximadamente 980 MPa.
La esencia de la presente invención es la siguiente:
(1) De acuerdo con la presente invención, se proporciona una lámina de acero galvanizado por inmersión en caliente que incluye: una lámina de acero; y una capa galvanizada por inmersión dispuesta en la lámina de acero, en donde la lámina de acero incluye, en % en peso, C: 0,005 a 0,13%, Si: 0,2% a 0,8%, Mn: 1,5% a 3,1%, P: 0,001% a 0,06%, S: 0,001% a 0,01%, N: 0,0005% a 0,01%, y A1: 0,1% a 0,7%, en donde el resto consiste en Fe e impurezas inevitables, en donde el contenido en Si y el contenido en Al en % en peso satisface la siguiente Ecuación A, en donde una estructura metalográfica de la lámina de acero incluye una ferrita y una martensita, y en donde la estructura metalográfica satisface la siguiente Ecuación B cuando el número de MnS por 0,1 mm2 en una parte de superficie de la lámina de acero, que es una región de 1/8 a 2/8 en una dirección del grosor de la lámina, es n-i, un diámetro medio equivalente del círculo de la MnS en la parte de superficie de la lámina de acero es d1 pm, la dureza de la martensita de la parte de superficie de la lámina de acero es H1 GPa, el número de MnS por 0,1 mm2 en una parte central de la lámina de acero, que es una región de 3/8 a 5/8 en la dirección del grosor de la lámina de acero, es n2, un diámetro medio equivalente del círculo de MnS en la parte central de la lámina de acero es d2 pm, y la dureza de la martensita en la parte central de la lámina de acero es H2 GPa.
0,5<Si+Al<1,0 ...(Ecuación A)
{(n2)2/3xd2} / {(n1)2/3xd1} x 1n(H/H1)<0,3 .(Ecuación B)
(2) En la lámina de acero galvanizado por inmersión de acuerdo con el punto (1), el componente de la lámina de acero puede además incluir, en % en peso, al menos uno de B: 0,0005% a 0,002%, Mo: 0,01% a 0,5%, Cr: 0,01% a 0,5%, V: 0,001% a 0,1%, Ti: 0,001% a 0,1%, Nb: 0,001% a 0,05%, Ca: 0,0005% a 0,005%, y metal de tierras raras: 0,0005 a 0,005%.
(3) En la lámina de acero galvanizado por inmersión en caliente de acuerdo con el punto (2), la lámina de acero puede ser una lámina de acero laminada en frío.
(4) En la lámina de acero galvanizado por inmersión en frío de acuerdo con el punto (1), la lámina de acero puede ser una lámina de acero laminada en frío.
(5) En un método de fabricación de la lámina de acero galvanizado por inmersión en caliente de acuerdo con uno cualquiera de (1) a (4), cuando un número total de cajas en una laminación de acabado en caliente es un estadio n y n% es una reducción de laminado de la caja iava, la laminación de acabado en caliente puede satisfacer la siguiente Ecuación C.
(r1+r2+r3) / (rn-2+rn-1+rn)>1,6.(Ecuación C)
Ventaja de la invención
De acuerdo con la lámina de acero galvanizado por inmersión en caliente relacionada con el aspecto de la presente invención y el método de facturación de la misma, controlando una cantidad total del Si y el Al que son componentes de la lámina de acero, en un intervalo específico, y además controlando la dureza de la martensita y el estado de precipitación de MnS de la lámina de acero en la lámina de acero que es un sustrato de la lámina de acero galvanizado por inmersión en caliente, puede proporcionarse una lámina de acero galvanizado por inmersión en caliente que tenga alta resistencia y aptitud al conformado y un método de fabricación de la misma.
Breve descripción de los dibujos
La FIG. 1 es una vista que muestra una relación entre los contenidos de Al y Si en una lámina de acero y las características de la lámina de acero tal como la aptitud al conformado o una propiedad de chapado.
La FIG. 2 es una vista que muestra una relación entre un valor del lado izquierdo de una Ecuación B, que representa la dureza de una martensita, y un estado de precipitación de la MnS en una parte de superficie de la lámina de acero y en una parte central de la lámina de acero, y un valor de AxTS que estima la resistencia y la aptitud al conformado de la lámina de acero.
La FIG. 3 es una vista que muestra una relación entre un valor del lado izquierdo de una Ecuación C, que representa un estado de control de la reducción de laminado en el momento del comienzo y la finalización de una laminación de acabado en caliente, y el valor de AxTS que estima la resistencia y la aptitud al conformado de la lámina de acero. La FIG. 4 es una vista que muestra una relación entre el valor del lado izquierdo de una Ecuación B, que representa la dureza de la martensita y el estado de precipitación de la MnS en la parte de superficie de la lámina de acero y la parte central de la lámina de acero, y el valor del lado izquierdo de una Ecuación C que representa el estado de control de la reducción de laminado en el momento del comienzo y la finalización de la laminación de acabado en caliente.
Realización de la invención
Una lámina de acero galvanizado por inmersión en caliente de acuerdo con la presente invención incluye una lámina de acero que es un sustrato y una capa galvanizada por inmersión en caliente dispuesta en dicha lámina de acero. Aquí, el galvanizado por inmersión en caliente también incluye un recocido después de la galvanización.
En primer lugar, se describirá el intervalo de límite numérico con respecto a los elementos base de la lámina de acero que es un sustrato y las razones para dicho límite. Aquí, el % descrito es % en peso.
C: 0,05% a 0,13%
El C (carbono) es un elemento esencial para asegurar una resistencia y estabilizar una martensita.
Cuando el contenido en C es menor que 0,05%, la resistencia no se satisface, y la martensita no se forma. Más aún, cuando el contenido en C excede el 0,13%, la dureza de la martensita se vuelve demasiado alta, la diferencia de la dureza entre una fase suave y la martensita se vuelve demasiado grande, y por tanto, se disminuye la capacidad de expansión de agujeros, y se deteriora la soldabilidad.
Por lo tanto, el contenido en C es 0,05% a 0,13%, y es preferiblemente 0,06% a 0,1%.
Si: 0,2% a 0,8%
Si (silicio) es un elemento que se añade para asegurar la resistencia y una ductilidad.
Cuando el contenido en Si excede el 0,8%, se deteriora la capacidad de ser fosfatado y la capacidad de ser galvanizado. Por consiguiente, el contenido en Si se ajusta a 0,8% o menos. Más aún, cuando se enfatiza la capacidad de ser galvanizado, el contenido en Si es preferiblemente 0,6% o menos. Además, la capacidad de expansión de agujeros es mejorada debido a la múltiple adición de Si y Al. Sin embargo, cuando el contenido en Si es menor que 0,2%, el efecto no aparece de forma notable.
Por lo tanto, el límite inferior de Si es 0,2%.
Mn: 1,5% a 3,1%
Mn (manganeso) es un elemento que retrasa la generación de un carburo y estabiliza la adición de ferrita para asegurar la resistencia.
Cuando el contenido en Mn es menor que 1,5%, la resistencia no se satisface, es insuficiente la formación de ferrita, y por tanto, se deteriora la ductilidad. Más aún, cuando se excede un contenido de Mn de 3,1%, la dureza es aumentada más de lo necesario, y por tanto, la calidad del producto no se estabiliza. Además, la ductilidad es también deficiente.
Por consiguiente, el contenido en Mn es de 1,5% a 3,1%, y es preferiblemente de 1,8% a 2,8%.
P: 0,001% a 0,06
El P (fósforo) se añade como un elemento que aumenta la resistencia de la lámina de acero, si fuera necesario. Sin embargo, si la cantidad adicional de P es incrementada, tiene lugar una segregación intergranular, y por tanto, se deteriora la ductilidad local y la soldabilidad.
Por consiguiente, el límite superior del contenido de P es 0,06%. Más aún, un límite inferior del contenido en P es 0,001% la razón es porque los costes se incrementan en el proceso de fabricación del acero, si el contenido en P es menor que 0,001%. Preferiblemente, el contenido en P es 0,003% a 0,03%.
Al: 0,1% a 0,7%
El Al (aluminio) es un elemento que promueve la generación de ferrita y actúa de forma efectiva sobre la mejora de la ductilidad. Además, el Al es un elemento que no deteriora la capacidad de ser fosfatado o la capacidad de ser galvanizado, incluso si la cantidad adicional de Al es grande.
Para mejorar la capacidad de expansión de agujeros por una adición múltiple de Si y Al, el contenido en Al es 0,1% o más. Sin embargo, si la cantidad adicional de Al es aumentada, y causa el aumento de inclusiones tales como una alúmina, por consiguiente, se deteriora la capacidad de ser trabajado. Por lo tanto, el límite superior del contenido en Al es 0,7%. Preferiblemente, el límite superior es 0,15% a 0,6%.
Además de los elementos base descritos anteriormente, la lámina de acero puede además incluir al menos uno de B, Mo, Cr, V, Ti, Nb, Ca, y Metal de tierras raras (REM) como elementos selectivos. De aquí en adelante, se describirá los intervalos del límite numérico de los elementos selectivos y las razones para el límite. Aquí, el % descrito es un % en peso.
B: 0,0005% a 0,002%
Puede añadirse B (boro) para asegurar la templabilidad y aumentar el Al efectivo debido a la formación de BN. Más aún, la fracción de ferrita del acero DP es aumentada, y por tanto, puede asegurarse una alta elongación. Sin embargo, la estructura metalógrafica es una estructura laminada, y por tanto, la ductilidad local puede ser disminuida. Debido a la adición de B, puede evitarse el fenómeno mencionado anteriormente.
Cuando el contenido en B es menor que 0,0005%, no se ejercen dichos efectos. Cuando el contenido en B excede 0,002%, no se muestran los efectos que corresponden a la cantidad añadida.
Mo: 0,01% a 0,5%
Cr: 0,01% a 0,5%
Pueden añadirse Mo (molibdeno) y Cr (cromo) para asegurar la resistencia y la templabilidad.
Cuando el contenido en Mo y el contenido en Cr son menores que 0,01%, los efectos no se ejercen. Cuando el contenido en Mo y el contenido en Cr excede el 0,5%, se suprime la generación de ferrita en el acero DP, y por tanto, la ductilidad se deteriora. Más aún, se deteriora la capacidad de ser fosfatado o la capacidad de ser galvanizado.
V: 0,001% a 0,1%
Ti: 0,001% a 0,1%
Puede añadirse V (vanadio) y Ti (titanio) para asegurar la resistencia. Cuando el contenido en V y el contenido en Ti son menos que 0,001%, los efectos no se ejercen. Cuando el contenido en V y el contenido en Ti excede el 0,1%, se deteriora la soldabilidad o similar.
Nb: 0,001% a 0,05%
Puede añadirse Nb (niobio) para asegurar la resistencia.
Cuando el contenido en Nb es menor que 0,001%, los efectos no se ejercen. Cuando el contenido en Nb excede el 0,05%, los efectos se saturan.
Ca: 0,0005% a 0,005%
REM: 0,0005% a 0,005%
Puede añadirse Ca (calcio) y REM para suprimir la generación de inclusiones y mejorar la capacidad de expansión de agujeros.
Cuando el contenido en Ca y el contenido en REM son menores que 0,0005%, los efectos no se ejercen. Cuando el contenido en Ca y el contenido en REM excede el 0,005%, los efectos se saturan.
Además de los elementos, la lámina de acero incluye impurezas inevitables. Aquí, las impurezas inevitables muestran una materia prima auxiliar tal como chatarra de acero o elementos tales como S, N, Mg, Pb, Sb, Sn, Cd, Ni, o Cu que se mezclan inevitablemente en un proceso de chapado.
Por ejemplo, incluso cuando se incluye Sn o similar dentro de un intervalo de 0,01% o menos, los efectos de la presente invención no se reducen. Sin embargo, para ejercer suficientemente los efectos de la presente invención, es preferible que el contenido en S y el contenido en N se limite de la siguiente manera. Aquí, el % descrito es % en peso.
S: 0,001% a 0,01%
El S (azufre) es un elemento que no se desea que exista en el acero. El S genera MnS, y por tanto, la ductilidad local y la soldabilidad son deterioradas por el mismo.
Por consiguiente, el límite superior del contenido en S se limita a 0,01%. Más aún, debido a que se incrementan los costes en el proceso de producción del acero, si se disminuye el S de una forma innecesaria. Por tanto, el límite inferior del contenido en S es el 0,001%. Preferiblemente, el contenido en S es de 0,002% a 0,005%.
N: 0,0005% a 0,01%
El N (nitrógeno) es un elemento que se incluye inevitablemente. Sin embargo, si se incluye demasiado N, no solamente se deterioran las propiedades de envejecimiento sino que también se incrementa la cantidad de precipitación de AIN, y por tanto, los efectos de la adición de Al se reducen.
Por consiguiente, el límite superior del contenido en N se limita al 0,01% o menos. Más aún, si el contenido en N es reducido de forma innecesaria, debido a que se incrementan los costes en el proceso de producción del acero, el límite inferior del contenido en N es 0,0005% o más. Preferiblemente, el contenido en N es de 0,001% a 0,005%. A continuación, se describirá el intervalo del límite numérico con respecto al contenido total de Si y Al.
Para incrementar la resistencia de la lámina de acero, la utilización del endurecimiento por solución sólida o endurecimiento por precipitación es insuficiente, generalmente, en muchos casos, también se utiliza endurecimiento por transformación. Además, debido a que el control de la producción de una estructura DP, se obtiene una alta elongación debido a una fase blanda de ferrita, y se asegura la resistencia debido a una fase dura de martensita. Sin embargo, en un caso del acero DP, si se incrementa la diferencia de dureza entre la fase blanda y la fase dura, es conocido que se deteriora la capacidad de expansión de agujeros. Para mejorar esto, hay un método que produce la reducción de la dureza por revenido de la martensita. Sin embargo, el método no es suficiente. En particular, en el acero DP que requiere una resistencia a la tracción de 980 MPa o más, la resistencia puede ser deficiente debido al revenido.
Por tanto, los inventores han realizado un examen en detalle, y como resultado han observado que se obtiene una lámina de acero que tiene una alta resistencia y una capacidad de expansión de agujeros mejorada cuando la cantidad total de Si y Al en % en peso satisface la siguiente Ecuación A.
0,5<Si+Al<1,0 ...(Ecuación A)
En la evaluación de la resistencia y la aptitud al conformado, se utiliza un valor de AxTS, que es el producto de una relación de la expansión de agujeros: A(%) y la resistencia a la tracción: TS (MPa). En general, el valor es de aproximadamente 40.000%MPa. Cuando el valor de AxTS es 60.000%Mpa o más, éste determina que la lámina de acero tiene alta resistencia y una aptitud al conformado mejorada. La FIG. 1 muestra una relación entre las cantidades de Al y de Si en % en peso, y las características de la lámina de acero tales como la aptitud al conformado o el rendimiento del revestimiento. En la FIG. 1, una lámina de acero en la que el valor de AxTS es 60.000%MPa o más se representa por “O”, una lámina de acero en la que el valor de AxTS es menor que 60.000%MPa se representa por “X”, y una lámina de acero en la que se deteriora el recocido después del galvanización se representa por “A”. Además, el intervalo indicado por la Ecuación A se representa por una flecha “A”. Tal como se muestra en la FIG. 1, si el valor de Si+Al en % en peso es 0,5% o menos, el valor de AxTS no es suficiente, y si el valor de Si+Al es 1,0% o más, se deteriora el recocido después de la galvanización. De esta manera, se necesita que el valor de Si+Al en % en peso sea más que 0,5% y menor que 1,0%. Preferiblemente, el valor de Si+Al en % en peso es más que 0,6% y menos que 1,0%.
A continuación, se describirá la estructura metalográfica de la lámina de acero, que es un sustrato de la lámina de acero galvanizado por inmersión en caliente de acuerdo con la realización de la presente invención.
En la estructura metalográfica de la lámina de acero, se incluyen principalmente la ferrita y la martensita. Esto se debe a que la lámina de acero tiene un equilibrio mejorado entre la resistencia y la ductilidad. Aquí, la ferrita incluye una ferrita poligonal y una ferrita bainítica, y la martensita también incluye una martensita obtenida realizando el revenido a una temperatura de 600°C o menos además de una martensita obtenida por templado general. Incluso cuando la lámina de acero sometida a revenido a la temperatura de 600°C o menos se utiliza como sustrato de la lámina de acero galvanizado por inmersión en caliente, los efectos de la presente invención no cambian.
La fracción de ferrita y la fracción de martensita se controlan de acuerdo con la resistencia de la lámina de acero. Cuando la TS es de 500 MPa a 800 MPa, es preferible que la fracción de la ferrita sea el 50% del área a un 90% del área y la fracción de martensita sea del 10% del área al 40% del área. Cuando la TS es de 800 MPa a 1100 MPa, es preferible que la fracción de la ferrita sea del 20% del área al 60% del área y la fracción de la martensita sea del 30% del área al 60% del área. Cuando la TS exceda 1100 MPa, es preferible que la fracción de la ferrita sea el 30% del área o menos y la fracción de la martensita sea el 40% del área o más.
La lámina de acero incluye una bainita como estructura, además de ferrita y martensita. Es preferible que la fracción de bainita sea del 10% del área al 40% del área. Más aún, si permanece austenita en la estructura, se deterioran la fragilidad de trabajo secundaria o las características de fractura retardada. Por consiguiente, es preferible que sustancialmente no se incluya austenita residual en la lámina de acero, excepto por la austenita residual de aproximadamente un 5% en volumen que existe inevitablemente.
Para obtener alta resistencia y la suficiente capacidad de expansión de agujeros (aptitud al conformado) en la lámina de acero, se necesita que la condición de la estructura metalográfica satisfaga la siguiente Ecuación B.
{(n2)2/3xd2} / {(n-i)2/3xd1} x 1n(H/H1)<0,3 ...(Ecuación B)
Aquí, el número de MnS por 0,1 mm2 en la parte de superficie de la lámina de acero, que es una región de 1/8 a 2/8 en una dirección del grosor de la lámina, es n-i, un diámetro medio equivalente del círculo de la MnS en la parte de superficie de la lámina de acero es d1 (pm) y la dureza de la martensita de la parte de superficie de la lámina de acero es H1 (GPa). De forma similar, el número de MnS por 0,1 mm2 en una parte central de la lámina de acero, que es una región de 3/8 a 5/8 en la dirección del grosor de la lámina de acero es n2, el diámetro medio equivalente del círculo de MnS es d2 (pm), y la dureza de la martensita en la parte central de la lámina de acero es H2 (GPa).
El lado izquierdo de la Ecuación B que es menor que 0,3, muestra que la diferencia de los números de la MnS, la diferencia de los diámetros medios equivalentes del círculo de MnS, y la diferencia de la dureza de martensita en la parte de superficie de la lámina de acero y la parte central de la lámina de acero es cualitativamente pequeña. En general, los valores del número de MnS, el diámetro medio equivalente del círculo de la MnS, y la dureza de la martensita en la parte central de la lámina de acero son mayores que los de la parte de superficie de la lámina de acero, y por tanto, el lado izquierdo de la Ecuación B es 0,3 o más.
Tal como se muestra en la FIG. 2, hay una correlación entre el valor del lado izquierdo de la Ecuación B y el valor AxTS. Cuando el valor del lado izquierdo de la Ecuación B es menor que 0,3, el valor de AxTS es 60.000%MPa o más. De esta manera, para obtener una alta resistencia y una aptitud al conformado mejorada en la lámina de acero, se necesita que el valor del lado izquierdo de la Ecuación B sea menor que 0,3. Más aún, el límite inferior de la Ecuación B, que se asume que está en condiciones generales, es 0,01.
La dureza de la martensita y el estado de precipitación de la MnS en la lámina de acero pueden ser controladas por un método de fabricación descrito más adelante. Además, para controlar de forma más precisa la dureza de la martensita y el estado de precipitación de la MnS en la lámina de acero, es preferible que la lámina de acero sea una lámina de acero laminada en frío, en la que se realiza también laminación en frío después de la laminación en caliente.
Más aún, si un valor de ELxTS, que es el producto de la elongación (EL) y la TS, es 16.000%MPa o más, debido a que la aptitud al conformado es mejorada adicionalmente, es preferible que el valor sea 16.000%MPa o más.
Tal como se ha descrito anteriormente, controlando el componente y la estructura metalográfica de la lámina de acero en la lámina de acero que es el sustrato de la lámina de acero galvanizado por inmersión en caliente, puede obtenerse la lámina de acero de alta resistencia galvanizado por inmersión en caliente que tiene alta resistencia y aptitud al conformado mejorada.
A continuación, se describirá un método de fabricación de la lámina de acero galvanizado por inmersión en caliente de acuerdo con la realización de la presente invención.
El método de fabricación puede ser realizado mediante procesos de laminación en caliente de una lámina de acero, laminación en frío de una lámina de acero, y chapado de una lámina de acero que se realizan de forma habitual. En procesos de colada, los productos de acero se fabrican por colada de acero fundido que satisface los elementos base, los elementos selectivos, y las inevitables impurezas descritas anteriormente. El método de colada no está particularmente limitado, y puede utilizarse un método de colada en vacío, un método de colada continua, o similar.
En el proceso de laminación en caliente, dicha laminación en caliente se realiza calentando los productos de acero. Para evitar una disminución de la capacidad de ser trabajado debido a la aplicación excesiva de deformación/alargamiento a los granos de ferrita, se realiza preferiblemente una laminación de acabado en la laminación en caliente a una temperatura de Ar3 (la temperatura a la que comienza la transformación de la ferrita en el momento de enfriamiento) o más. Más aún, debido a que el diámetro de un grano recristalizado después del recocido se engrosa más de lo necesario a una temperatura demasiado elevada, la laminación de acabado en la laminación en caliente se realiza preferiblemente a una temperatura de 940°C o menos.
En el momento dla laminación de acabado en la laminación en caliente, cuando la reducción del laminado en cada caja satisface la siguiente Ecuación C, se obtiene un valor de AxTS elevado.
(ri+r2+r3) / (rn-2+rn-i+rn)>1,6 ...(Ecuación C)
Aquí, el número total de cajas de laminación de acabado en caliente es un estadio n y n% es la reducción de laminado de la caja iava.
Tal como se muestra en la FIG. 3, hay una correlación entre un valor del lado izquierdo de la Ecuación C y un valor de AxTS. Cuando el valor del lado izquierdo de la Ecuación C excede 1,6, el valor de AxTS es 60.000%Mpa o más. Por consiguiente, el valor del lado izquierdo de la Ecuación C excede preferiblemente 1,6. Esto es debido a que se asume que la temperatura del material que va a ser procesado es alta en el momento de comenzar la laminación de acabado, y si la reducción del laminado es elevada en esta etapa, los granos son uniformes. Por otro lado, debido a que la temperatura del material a ser procesado es baja en el momento de terminar la laminación de acabado, si la reducción del laminado es elevada en esta etapa, se incrementa la carga al material que va a ser procesado, y ocurre una alteración en la forma. Además, en esta etapa, debido a que la parte interna del material que va a ser procesado presenta una distribución irregular de la temperatura, se incrementa la dispersión en el procesamiento, y se deterioran las características del material.
Para obtener, de forma segura, una alta resistencia y una aptitud al conformado mejorada, es preferible que se satisfaga (ri+r2+r3) / (rn-2+rn-i+rn)>1,9. Más aún, es más preferible que se satisfaga (ri+r2+r3) / (rn-2+rn-i+rn)>2,0. Por otro lado, debido a las limitaciones de la capacidad de una planta, el límite superior del valor (ri+r2+r3) / (rn-2+rn-i+rn) es 3,0.
Más aún, tal como se muestra en la FIG. 4, hay una correlación entre el valor del lado izquierdo de la Ecuación B y el valor del lado izquierdo de la Ecuación C. En la FIG. 4, una lámina de acero en la que el valor de AxTS es 60.000%MPa o más, está representada por “O” y una lámina de acero en la que el valor de AxTS es menor que 60.000%MPa está representado por “X”. Cuando tanto la Ecuación B como la Ecuación C satisfacen respectivas condiciones, el valor de AxTS es 60.000 %MPa o más. Es decir, cuando se utilizan los productos de acero que satisfacen los componentes descritos anteriormente, y se satisfacen las condiciones de laminación representadas por la Ecuación C, se satisface la estructura metalográfia de la lámina de acero, y como resultado, el valor de AxTS es 60.000 %MPa o más.
Además, si el valor de ELxTS de la lámina de acero es i6.000 %MPa o más, debido a que la lámina de acero galvanizado en caliente puede ser aplicada a elementos automovilísticos o similares, en los que se requiere una capacidad para ser trabajado, resulta más preferible que el valor de ELxTS sea i6.000%MPa o más.
Como se incrementa la temperatura de bobinado de la lámina de acero después de la laminación en caliente, se promueve la recristalización o el crecimiento del grano, y puede mejorarse la capacidad de ser trabajada. Sin embargo, a medida que aumenta la temperatura de bobinado, se generan escamas, y se reduce la propiedad de decapado. De manera que se generan ferrita y perlita en capas, y por tanto, se segrega C de manera no uniforme. Por consiguiente, la temperatura de bobinado se ajusta a 650°C o menos. Por otro lado, si la temperatura de bobinado es demasiado baja, la lámina de acero se endurece, y por tanto, la carga en el momento de la laminación en frio se vuelve elevada. Por lo tanto, la temperatura de bobinado se ajusta a 400°C o más. Más aún, si fuera necesario, la lámina de acero después de la laminación en caliente puede mantenerse a la temperatura de bobinado dentro de un intervalo de i hora o más y 24 horas o menos. La lámina de acero se mantiene durante el tiempo, y por tanto, la estructura metalográfica de la lámina de acero de laminación en caliente puede ser controlada de forma apropiada.
Si fuera necesario, en un proceso de desbastado, para retirar las escamas, puede realizarse desbastado de la superficie a la lámina de acero después del proceso de laminación en caliente. El método de desbastado no está particularmente limitado, y por ejemplo, puede utilizarse un cepillo circular de alambre, una cinta abrasiva, chorreo con granalla, o similar.
En un proceso de decapado, la lámina de acero es decapada después del proceso de laminación en caliente o después del proceso de desbastado. El método de decapado no está particularmente limitado, y puede utilizarse un método de decapado establecido que utiliza ácido sulfúrico, ácido nítrico, o similar.
En un proceso de laminación en frío, la lámina de acero es laminada en frío después del proceso de decapado. El método de laminación en frío no está particularmente limitado. En la laminación en frío, debido a que la corrección de la forma de la lámina de acero es difícil si la reducción del laminado es baja, el límite inferior de la reducción de laminado es preferiblemente el 30%. Más aún, si se realiza la laminación a una reducción del laminado que exceda el 70%, debido a la aparición de grietas en una parte de borde de la lámina de acero y a una deformación en la forma, el límite superior de la reducción del laminado es preferiblemente 70%.
En la lámina de acero laminada en frío que es fabricada mediante el proceso de laminación en caliente y el proceso de laminación en frío descrita anteriormente, la dureza de la martensita y el estado de precipitación de MnS en la lámina de acero se controla de forma más precisa. Por consiguiente, la lámina de acero se utiliza preferiblemente como el sustrato de la lámina de acero galvanizado por inmersión en caliente.
En un proceso de recocido, la lámina de acero después del proceso de laminación en frío es recocida a la temperatura de Ac1 (una temperatura en la que una austenita comienza a ser generada en el momento de calentamiento) o más y Ac3 (una temperatura en la que la transformación de una ferrita a una austenita se completa en el momento de calentamiento) l0o°C o menos. A la temperatura menor que Ac1, la estructura no es uniforme. Por otro lado, a la temperatura que excede Ac3+100°C, se suprime la generación de ferrita debido al engrosamiento de la austenita, y se deterioran las características de elongación. Más aún, desde un aspecto económico, la temperatura de recocido es preferiblemente de 900°C o menos. Más aún, durante el proceso de recocido, para hacer desaparecer las estructuras a capas, se necesita que la lámina de acero se mantenga durante más de 30 minutos, los efectos se saturan, y por tanto, la productividad es reducida. Por consiguiente, la duración del mantenimiento se ajusta a 30 segundos o más y 30 minutos o menos.
En un proceso de enfriamiento, se enfría la lámina de acero, que se calienta dentro del intervalo de temperatura en el proceso de recocido. Una temperatura final de enfriamiento se ajusta a 600°C o menos. Si la temperatura final de enfriamiento excede 600°C, la austenita permanece fácilmente, pueden ocurrir fácilmente problemas relacionados con la capacidad de ser trabajada y la fractura retardada. Además, si fuera necesario, a la temperatura final de enfriamiento, la lámina de acero después del proceso de recocido puede mantenerse dentro de un intervalo de 10 segundos o más y 1000 segundos o menos. De acuerdo con el mantenimiento en el tiempo, la estructura metalográfica de la lámina de acero después del proceso de recocido puede ser controlada de forma adecuada. Más aún, para mejorar la capacidad de expansión de agujeros y la fragilidad, puede realizarse un tratamiento de revenido a la lámina de acero a una temperatura de 600°C o menos, después del proceso de enfriamiento, si fuera necesario. Incluso cuando se realiza el tratamiento de revenido, no cambian los efectos de la presente invención. En un proceso de chapado, se realiza galvanización por inmersión en caliente a la lámina de acero después del proceso de enfriamiento o del tratamiento de revenido. Un método de galvanización por inmersión en caliente no está particularmente limitado. Más aún, si fuera necesario, se realiza un tratamiento de aleación, y por tanto, puede utilizarse recocido después de la galvanización.
[Ejemplo 1]
El acero que tiene la composición de componentes que se muestra en la Taba 1 fue fundido en un horno de fusión al vacío. En la Tabla 1, los valores numéricos subrayados indican valores fuera del intervalo de la presente invención. Los productos de acero se calentaron a 1200°C y se realizó la laminación en caliente. La laminación de acabado se realizó a 880°C en la laminación en caliente. Más aún, en la laminación de acabado en caliente, se controló la reducción del laminado en cada caja. Después de que termina la laminación de acabado en caliente, la lámina de acero de laminación se enfrió a 500°C y se mantuvo durante 1 hora a dicha temperatura, y se realizó el tratamiento de calor del bobinado de la laminación en caliente. Se retiraron las escamas de la superficie de la lámina de acero laminada en caliente obtenida mediante desbastado y decapado. Después de eso, se realizó la laminación en frío a la lámina de acero. Se realizó el recocido a la lámina de acero después de la laminación en frío durante 60 segundos a 800°C utilizando un simulador de recocido continuo. Después de eso, la lámina de acero se enfrió a un intervalo de temperatura de 400°C a 600°C y se mantuvo durante 10 segundos a 600 segundos a la temperatura. Se realizó la galvanización por inmersión en caliente a la lámina de acero, y si fue necesario, se enfriaron las láminas de acero hasta la temperatura ambiente después de ser tratada con el tratamiento de aleación.
Se realizaron un ensayo de tracción y un ensayo de expansión de agujeros utilizando la lámina de acero galvanizado por inmersión en caliente fabricada, descrita anteriormente. Cuando el producto de la relación de expansión de agujeros A(%)x la resistencia a la tracción TS (MPa) fue 60.000%MPa o más, se determinó que la lámina de acero presentaba una alta resistencia y una aptitud al conformado mejorada. El ensayo de tracción se realizó mediante una pieza JIS No.5. El ensayo de expansión de agujeros se realizó introduciendo un punzón cónico con un ángulo de vértice de 60° en un orificio perforado que está provisto en la pieza y que tiene un diámetro inicial del orificio dü: 10 (mm), y expandiendo dicho orificio de perforación. Más aún, el diámetro del orificio d (mm) se midió en el momento en que las grietas generadas en una circunferencia del orificio perforado penetran en la dirección del grosor de la lámina de la pieza, y se obtuvo la relación de expansión de agujeros A por la siguiente Ecuación D.
A = [(d-d0) / d0] x 100(%)...(Ecuación D)
Aquí, d0 = 10 mm.
La estructura metalográfica de la lámina de acero galvanizado por inmersión en caliente fabricada según se describe anteriormente fue observada por microscopio óptico. La superficie observada fue una sección de corte que se cortó en una cara plana a lo largo de la dirección del grosor de la lámina de manera que la superficie observada fue la dirección del ancho de la lámina perpendicular a la dirección de laminación de la lámina de acero galvanizado por inmersión en caliente. La ferrita fue observada por ataque químico con NITAL y la martensita fue observada mediante el método de ataque químico con reactivo Le Pera. Se observó una posición de 1/4 del grosor de la lámina de acero, que se posicionó en el lado de la lámina de acero desde una interfaz que se mostró en la sección de corte y estaba entre la lámina de acero y la capa galvanizada por inmersión en caliente, y se obtuvieron fracciones de área de ferrita y martensita. Después de que se desbastara la superficie de la lámina de acero galvanizado por inmersión en caliente de forma paralela a la profundidad que era 1/4 del grosor de lámina de la lámina de acero, la superficie pulida se midió por difractómetro de rayos X, y por tanto, se obtuvo la fracción volumétrica de la austenita. Se estimó la propiedad de galvanización realizando galvanización por inmersión en caliente a la lámina de acero de laminación, que fue sometida a recocido bajo condiciones de recocido similares a las condiciones descritas anteriormente, utilizando un simulador de galvanización por inmersión en caliente, y confirmando visualmente la situación de la adhesión del chapado. Un caso en el que la superficie chapada fue el 90% del área o más y la adherencia de la galvanización fue uniforme, se representó como “Bueno”, y un caso en el que la superficie chapada fue más del 10% del área y existieron defectos se representó como “Malo”. Los resultados se muestran en la Tabla 2. Se realizó una observación del estado de precipitación de MnS utilizando un microscopio electrónico de barrido de emisión de campo (FESEM). La observación se realizó en la parte de superficie de la lámina de acero que era de 1/8 a 2/8 en la dirección del grosor de lámina de la lámina de acero desde la interfaz, que se muestra en la sección de corte y entre la lámina de acero y la capa galvanizada por inmersión en caliente, hasta el lado de la lámina de acero, y en la parte central de la lámina de acero que era de 3/8 a 5/8 en la dirección del grosor de lámina de la lámina de acero. El aumento de la observación se ajustó a 1.000 veces, y se ajustó un área de 0,12 mm x 0,09 mm=0,01 mm2 a un campo visual de observación. Se observaron un total de 10 campos visuales, y se midió el número de MnS. Aquí, se observaron un total de 10 campos visuales para cada área de 0,01 mm2, se midió el número total, y por tanto, el número de MnS fue representado por el número por 0,1 mm2. Un diámetro (|jm) equivalente de círculo de la MnS se calculó mediante un software de análisis de imagen en el que los diámetros equivalentes de círculo en los 10 campos visuales fueron incorporados en el Fe-SEM, se obtuvo el valor medio en los 10 campos visuales, y por tanto, el valor medio se ajustó al diámetro (jm) equivalente de círculo.
La dureza de la martensita se midió utilizando un nanoindentador. Se midieron los granos de la martensita, que se encontraban en la parte de la superficie de la lámina de acero y la parte central de la lámina de acero, se midieron en total 30 puntos con intervalos de 100 jm , y se obtuvo el valor medio. Los resultados se mostraron en la Tabla 3. En la Tabla 3, los valores numéricos subrayados indican valores fuera del intervalo de la presente invención.
Tal como se muestra en las Tablas 1 a 3, N° 1 a 27, que son Ejemplos, son láminas de acero galvanizado por inmersión en caliente que tienen aptitud para la galvanización mejorada, alta resistencia, y la suficiente capacidad de expansión de agujeros (aptitud al conformado).
Por otro lado, los Nos. 28 a 45, que son Ejemplos Comparativos, son láminas de acero galvanizado por inmersión en caliente fuera del intervalo de la presente invención.
En los Ejemplos comparativos 28 y 29, debido a que el contenido en C está fuera del intervalo de la presente invención, el valor de AxTS es menor que 60.000%Mpa.
En el Ejemplo comparativo 30, debido a que el contenido en Si está fuera del intervalo de la presente invención, el valor de Si+Al en % en peso también está fuera del intervalo de la presente invención, y por tanto, el valor de AxTS es menor que 60.000%MPa, y la propiedad de galvanización tampoco es buena.
En el Ejemplo comparativo 31, debido a que el contenido en Si y el contenido en Mn están fuera del intervalo de la presente invención, el valor de Si+Al en % en peso también está fuera del intervalo de la presente invención, el valor de AxTS es menor que 60.000%MPa, y la propiedad de galvanización tampoco es buena.
En el Ejemplo comparativo 32, debido a que el contenido en Mn está fuera del intervalo de la presente invención, el valor de AxTS es menor que 60.000%MPa.
En el Ejemplo comparativo 33, debido a que el contenido en P está fuera del intervalo de la presente invención, el valor de AxTS es menor que 60.000%MPa.
En el Ejemplo comparativo 34, debido a que el contenido en S está fuera del intervalo de la presente invención, el valor de AxTS es menor que 60.000%MPa.
En el Ejemplo comparativo 35, debido a que el contenido en N está fuera del intervalo de la presente invención, el valor de AxTS es menor que 60.000%MPa.
En el Ejemplo comparativo 36, debido a que el contenido en Al está fuera del intervalo de la presente invención, el valor de AxTs es menor que 60.000%MPa.
En los Ejemplos comparativos 37 a 41, debido a que el valor de Si+Al en % en peso está fuera del intervalo de la presente invención, el valor de AxTS es menor que 60.000%MPa.
En los Ejemplos comparativos 42 a 45, debido a que la Ecuación B y la Ecuación C no se satisfacen, el valor de AxTS es menor que 60.000%MPa.
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Aplicabilidad Industrial
De acuerdo con la lámina de acero galvanizado por inmersión en caliente y al método de fabricación del mismo de los aspectos de la presente invención, en la lámina de acero que es el sustrato de la lámina de acero galvanizado por inmersión en caliente, controlando la cantidad total de Si y Al, que son componentes de la lámina de acero, en un intervalo específico, y controlando la dureza de la martensita y el estado de precipitación de la MnS de la lámina de acero, se puede proveer una lámina de acero galvanizado por inmersión en caliente que tenga alta resistencia y una aptitud al conformado mejorada y un método de fabricación de la misma.

Claims (3)

REIVINDICACIONES
1. Una lámina de acero galvanizado por inmersión en caliente que comprende:
una lámina de acero; y
una capa galvanizada por inmersión en caliente dispuesta en la lámina de acero,
en donde la lámina de acero incluye, en % en peso,
C: 0,05% a 0,13%,
Si: 0,2% a 0,8%,
Mn: 1,5% a 3,1%,
P: 0,001% a 0,06%,
S: 0,001% a 0,01%,
N: 0,0005% a 0,01%,
A1: 0,1% a 0,7%, y opcionalmente uno o más de
B: 0,0005% a 0,002%,
Mo: 0,01% a 0,5%,
Cr: 0,01% a 0,5%,
V: 0,001% a 0,1%,
Ti: 0,001% a 0,1%,
Nb: 0,001% a 0,05%,
Ca: 0,0005% a 0,005%, y
Metal de tierras raras: 0,0005% a 0,005%,
y el resto que consiste en Fe e impurezas inevitables,
en donde el contenido de Si y el contenido de Al en % en peso satisfacen la siguiente Ecuación A,
en donde la estructura metalográfica de la lámina de acero incluye ferrita y martensita, y
en donde la estructura metalográfica satisface la siguiente Ecuación B cuando el número de MnS por 0,1 mm2 en la parte de superficie de la lámina de acero, que es una región de 1/8 a 2/8 en la dirección del grosor de la lámina, es n-i, el diámetro medio equivalente del círculo de MnS en la parte de superficie de la lámina de acero es d1 pm, la dureza de la martensita de la parte de superficie de la lámina de acero es H1 GPa, el número de MnS por 0,1 mm2 en la parte central de la lámina de acero, que es una región de 3/8 a 5/8 en la dirección del grosor de la lámina, es n2, el diámetro medio equivalente del círculo de MnS en la parte central de la lámina de acero es d2 pm, y la dureza de la martensita de la parte central de la lámina de acero es H2 GPa.
0,5 < Si+Al < 1,0 ...(Ecuación A)
{(n2)2/3xd2} / {(n1)2/3x d1} x 1n(H2/H1) < 0,3 .(Ecuación B)
2. La lámina de acero galvanizado por inmersión en caliente según la reivindicación 1, en donde la lámina de acero es una lámina de acero laminado en frío.
3. Un método de fabricación de la lámina de acero galvanizado por inmersión en caliente según la reivindicación 1 o 2, en donde, cuando el número total de cajas de la laminación de acabado en caliente es n, y n% es la reducción de laminación en la caja iava, la laminación de acabado en caliente satisface la siguiente Ecuación C.
(r1+r2+r3) / (rn-2+rn-1+rn) > 1,6 .(Ecuación C)
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