ES2901514T3

ES2901514T3 - Un procedimiento para la fabricación de una lámina de acero recubierta

Info

Publication number: ES2901514T3
Application number: ES18797149T
Authority: ES
Inventors: Anirban Chakraborty; Pascal Bertho; Hassan Ghassemi-Armaki; Christian Allely; Amorim Tiago Machado
Original assignee: ArcelorMittal SA
Current assignee: ArcelorMittal SA
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2018-10-19
Publication date: 2022-03-22
Anticipated expiration: 2038-10-19
Also published as: HUE056714T2; MA50452B1; WO2018115948A1; CN111263830A; RU2020114243A; RU2759389C2; BR112020006003B1; UA126083C2; MA50452A; BR112020006003A2; PL3701057T3; MX2020004304A; JP2021500475A

Abstract

Una lámina de acero recubierta con un recubrimiento que comprende del 10 al 40 % de níquel, siendo el resto zinc, teniendo dicha lámina de acero una microestructura que comprende del 1 al 50 % de austenita residual, del 1 al 60 % de martensita y opcionalmente al menos un elemento elegido de entre: bainita, ferrita, cementita y perlita, y la siguiente composición química en peso: 0,10 < C < 0,50 %, 1,0 < Mn < 5,0 %, 0,7 < Si < 3,0 %, 0,05 < Al < 1,0 % 0,75 < (Si+Al) < 3,0 % y sobre una base puramente opcional, uno o más elementos tales como Nb <= 0,5 %, B <= 0,005 %, Cr <= 1,0 %, Mo <= 0,50 %, Ni <= 1,0 %, Ti <= 0,5 %, constituyendo el resto de la composición hierro e impurezas inevitables resultantes de la elaboración.

Description

DESCRIPCIÓN

Un procedimiento para la fabricación de una lámina de acero recubierta

[0001] La presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de una lámina de acero recubierta. La invención es particularmente adecuada para la fabricación de vehículos automotores.

[0002] Los recubrimientos a base de zinc se usan generalmente porque permiten una protección contra la corrosión gracias a la protección de barrera y la protección catódica. El efecto barrera se obtiene mediante la aplicación de un recubrimiento metálico sobre una superficie de acero. Por lo tanto, el recubrimiento metálico evita el contacto entre el acero y la atmósfera corrosiva. El efecto barrera es independiente de la naturaleza del recubrimiento y del sustrato. Por el contrario, la protección catódica de sacrificio se basa en el hecho de que el zinc es un metal más activo en comparación con el acero. Por lo tanto, si se produce corrosión, el zinc se consume preferentemente antes que el acero. La protección catódica es esencial en áreas donde el acero está directamente expuesto a una atmósfera corrosiva, como los bordes cortados donde el zinc circundante se consumirá antes que el acero.

[0003] Sin embargo, cuando se realizan etapas de calentamiento en dichas láminas de acero recubiertas de zinc, por ejemplo, endurecimiento por prensado en caliente o soldadura, se observan grietas en el acero que se extienden desde la interfaz de acero/recubrimiento. De hecho, ocasionalmente, hay una reducción de las propiedades mecánicas del metal debido a la presencia de grietas en la lámina de acero recubierta después de la operación anterior. Estas grietas aparecen con las siguientes condiciones: alta temperatura; contacto con un metal líquido que tiene un punto de fusión bajo (como el zinc) además de la presencia de una tensión externa; difusión heterogénea de metal fundido con grano de sustrato y límites de grano. La designación de dicho fenómeno se conoce como fragilización por metales líquidos (LME) y también como agrietamiento asistido por metales líquidos (LMAC).

[0004] Por lo tanto, el objetivo de la invención es proporcionar una lámina de acero recubierta con un recubrimiento metálico que no tenga problemas de LME. Su objetivo es poner a disposición, en particular, un procedimiento fácil de implementar para obtener una pieza que no tenga problemas de LME después del conformado y/o la soldadura.

[0005] Este objetivo se logra proporcionando una lámina de acero según la reivindicación 1. La lámina de acero también puede comprender cualquiera de las características de las reivindicaciones 2 a 12.

[0006] Otro objetivo se logra proporcionando un procedimiento según la reivindicación 13. El procedimiento también puede comprender cualquiera de las características de las reivindicaciones 14 a 17.

[0007] Otro objetivo se logra proporcionando una unión soldada por puntos según la reivindicación 18. La unión soldada por puntos también puede comprender las características de las reivindicaciones 19 a 22.

[0008] Finalmente, otro objetivo se logra proporcionando el uso de la lámina de acero o el conjunto según la reivindicación 23.

[0009] Otras características y ventajas de la invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de la invención.

[0010] La designación «acero» o «lámina de acero» significa una lámina de acero, una bobina, una placa que tiene una composición que permite que la pieza alcance una resistencia a la tracción de hasta 2500 MPa y más preferentemente hasta 2000 MPa. Por ejemplo, la resistencia a la tracción es superior o igual a 500 MPa, preferentemente superior o igual a 980 MPa, ventajosamente superior o igual a 1180 MPa e incluso superior o igual a 1470 MPa.

[0011] La invención se refiere a una lámina de acero recubierta con un recubrimiento que comprende del 10 al 40 % de níquel, siendo el resto zinc, teniendo dicha lámina de acero una microestructura que comprende del 1 al 50 % de austenita residual, del 1 al 60 % de martensita y opcionalmente al menos un elemento elegido de entre: bainita, ferrita, cementita y perlita, y la siguiente composición química en peso:

0,10 < C < 0,50 %,

1,0 < Mn < 5,0 %,

0,7 < Si < 3,0 %,

0,05 < Al < 1,0%

0,75 < (Si+Al) < 3,0 %

y sobre una base puramente opcional, uno o más elementos tales como

Nb < 0,5 %,

B < 0,005 %,

Cr < 1,0%,

Mo < 0,50 %,

Ni < 1,0 %,

Ti < 0,5%,

constituyendo el resto de la composición hierro e impurezas inevitables resultantes de la elaboración. En este caso, la martensita puede estar revenida o no.

[0012] Sin querer limitarse a ninguna teoría, parece que la lámina de acero específica recubierta con un recubrimiento que comprende zinc y níquel según la presente evita la penetración de zinc líquido en el acero durante cualquier etapa de calentamiento que sea, por ejemplo, una soldadura. Por lo tanto, al aplicar el procedimiento según la presente invención, es posible obtener compuestos intermetálicos de zinc-níquel durante la etapa de calentamiento anterior. Estos compuestos intermetálicos tienen una alta temperatura de fusión y permanecen sólidos durante la etapa de calentamiento anterior y, por lo tanto, evitan LME.

[0013] Preferentemente, el recubrimiento comprende del 10 al 30%, más preferentemente del 10 al 20% y ventajosamente del 11 al 15 % en peso en peso de níquel.

[0014] En una realización preferida de la invención, el recubrimiento consiste en zinc y níquel. Ventajosamente, el recubrimiento está directamente en contacto con la lámina de acero.

[0015] Preferentemente, el recubrimiento tiene un espesor de entre 5 a 15 pm y más preferentemente de entre 5 a 10 pm.

[0016] En una realización preferida de la invención, la lámina de acero tiene una microestructura que comprende del 5 al 25 % de austenita residual.

[0017] Preferentemente, la lámina de acero tiene una microestructura que comprende del 1 al 60 % y más preferentemente de entre el 10 al 60 % de martensita revenida.

[0018] Ventajosamente, la lámina de acero tiene una microestructura que comprende del 10 a 40 % de bainita, comprendiendo dicha bainita del 10 al 20 % de bainita inferior, del 0 al 15 % de bainita superior y del 0 al 5 % de bainita libre de carburo.

[0019] Preferentemente, la lámina de acero tiene una microestructura que comprende del 1 al 25 % de ferrita.

[0020] Preferentemente, la lámina de acero tiene una microestructura que comprende del 1 al 15% de martensita no revenida.

[0021] Según la presente invención, el procedimiento para la fabricación de la lámina de acero recubierta comprende las siguientes etapas:

A. El suministro de una lámina de acero recocida que tiene la composición química según la presente invención, estando dicha lámina de acero recocida a una temperatura de entre 600 a 1200 °C y

B. el recubrimiento de la lámina de acero obtenida en la etapa A) con un recubrimiento que comprende del 1 al 40 % de níquel, siendo el resto zinc.

[0022] Preferentemente, en la etapa A), la lámina de acero está recocida en un recocido continuo. Por ejemplo, el recocido continuo comprende una etapa de calentamiento, remojo y enfriamiento. Puede comprender además una etapa de precalentamiento.

[0023] Ventajosamente, el tratamiento térmico se realiza en una atmósfera que comprende del 1 al 30 % de H2 en un punto de rocío entre -10 y -60 °C. Por ejemplo, la atmósfera comprende del 1 al 10 % de H2 en un punto de rocío entre - 10 °C y -60 °C.

[0024] Preferentemente, el recubrimiento en la etapa B) se deposita mediante deposición al vacío o procedimiento de galvanoplastia. Ventajosamente, el recubrimiento se deposita mediante un procedimiento de galvanoplastia.

[0025] Después de la fabricación de una lámina de acero, con el fin de producir algunas piezas de un vehículo, se conoce el ensamblaje mediante la soldadura de dos láminas de metal. Por lo tanto, se forma una unión soldada por puntos durante la soldadura de al menos dos láminas de metal, siendo dicho punto el enlace entre las al menos dos láminas de metal.

[0026] Para producir una unión soldada por puntos según la invención, la soldadura se realiza con una intensidad efectiva comprendida entre 3 kA y 15 kA y la fuerza aplicada sobre los electrodos está comprendida entre 150 y 850 daN estando comprendido dicho diámetro de la cara activa del electrodo entre 4 y 10 mm.

[0027] Por lo tanto, se obtiene una unión soldada por puntos de al menos dos láminas metálicas, que comprende la al menos una lámina de acero recubierta según la presente invención, conteniendo dicha unión menos de 2 grietas que tienen un tamaño superior a 100 pm y en la que la grieta más larga tiene una longitud inferior a 250 pm.

[0028] Preferentemente, la segunda lámina metálica es una lámina de acero o una lámina de aluminio. Más preferentemente, la segunda lámina metálica es una lámina de acero según la presente invención.

[0029] En otra realización, la unión soldada por puntos comprende una tercera lámina metálica que es una lámina de acero o una lámina de aluminio. Por ejemplo, la tercera lámina metálica es una lámina de acero según la presente invención.

[0030] La lámina de acero o la unión soldada por puntos según la presente invención se pueden usar para la fabricación de piezas para vehículos automotores.

[0031] La invención se explicará ahora en ensayos realizados únicamente con fines informativos. No son limitantes.

Ejemplo

[0032] Para todas las muestras, las láminas de acero utilizadas tienen la siguiente composición en porcentaje en peso:

- Lámina de acero 1: C=0,37 % en peso %, Mn=1,9 % en peso, Si=1,9 % en peso, Cr=0,35 % en peso, Al=0,05 % en peso y Mo=0,1% y

- Lámina de acero 2: C= 0,18 % en peso, Mn=2,7 % en peso, Al= 0,05 % en peso y Si= 1,8 % en peso.

[0033] Los Ensayos 1 a 4 se prepararon mediante la realización de un recocido en un recocido continuo en una atmósfera que comprendía 5 % de H2 y 95 % de N2 en un punto de rocío de -60 °C. Las láminas de acero 1 y acero 2 se calentaron respectivamente a una temperatura de 900 °C y 820 °C. A continuación, las láminas de los Ensayos 1 y 2 se recubrieron con un recubrimiento que comprendía 13 % de níquel, siendo el resto zinc. El recubrimiento se depositó por el procedimiento de electrodeposición.

[0034] Para fines de comparación en los Ensayos 3 y 4, el zinc puro se electrodepositó en las láminas 1 y 2 tratadas térmicamente bajo la condición mencionada anteriormente.

[0035] La resistencia a LME de los ensayos anteriores se evaluó utilizando el procedimiento de soldadura por puntos de resistencia. Con este fin, para cada ensayo, se soldaron dos láminas de acero recubiertas mediante soldadura por puntos de resistencia. El tipo de electrodo era ISO tipo B con un diámetro de 16 mm; la fuerza del electrodo era de 5 kN y el caudal de agua de 1,5 g/min. Los detalles del ciclo de soldadura se muestran en la tabla 1.

T l 1. Pr r m l r

[0036] A continuación, se evaluó el número de grietas por encima de 100 pm utilizando un microscopio óptico, así como SEM (microscopía electrónica de barrido) como se informa a continuación en la tabla 2:

[0037] Los Ensayos 1 y 2 según la presente invención muestran una excelente resistencia a LME en comparación con los Ensayos 3 y 4.

[0038] El comportamiento de resistencia a grietas LME también se evaluó utilizando la condición de apilamiento de 3 capas. Para cada ensayo, se soldaron tres láminas de acero recubiertas mediante soldadura por puntos de resistencia. A continuación, se evaluó el número de grietas de 100 pm utilizando un microscopio óptico como se informa en la tabla 3.

T l . D ll ri LME^ l l r r n nii n il mi n

[0039] Los Ensayos 1 y 2 según la presente invención muestran una excelente resistencia a LME en comparación con los Ensayos 3 y 4.

Claims

REIVINDICACIONES

I. Una lámina de acero recubierta con un recubrimiento que comprende del 10 al 40 % de níquel, siendo el resto zinc, teniendo dicha lámina de acero una microestructura que comprende del 1 al 50 % de austenita residual, del 1 al 60 % de martensita y opcionalmente al menos un elemento elegido de entre: bainita, ferrita, cementita y perlita, y la siguiente composición química en peso:

0,10 < C < 0,50 %,

1,0 < Mn < 5,0 %,

0,7 < Si < 3,0%,

0,05 < Al < 1,0 %

0,75 < (Si+Al) < 3,0 %

y sobre una base puramente opcional, uno o más elementos tales como

Nb < 0,5 %,

B < 0,005 %,

Cr < 1,0%,

Mo < 0,50 %,

Ni < 1,0%,

Ti < 0,5%,

constituyendo el resto de la composición hierro e impurezas inevitables resultantes de la elaboración.
2. La lámina de acero según la reivindicación 1, en la que el recubrimiento comprende del 10 al 30 % en peso de níquel.
3. La lámina de acero según la reivindicación 2, en la que el recubrimiento comprende del 10 al 20 % en peso de níquel.
4. La lámina de acero según la reivindicación 3, en la que el recubrimiento consiste en zinc y níquel.
5. La lámina de acero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que el recubrimiento está directamente en contacto con la lámina de acero.
6. La lámina de acero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que el recubrimiento tiene un espesor de entre 5 a 15 pm.
7. La lámina de acero según la reivindicación 6, en la que el recubrimiento tiene un espesor de entre 5 a 10 pm.
8. La lámina de acero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que la microestructura de la lámina de acero comprende del 5 al 25 % de austenita residual.
9. La lámina de acero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, la microestructura de la lámina de acero comprende del 1 al 60 % de martensita revenida.
10. La lámina de acero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en la que la microestructura de la lámina de acero comprende del 10 al 40 % de bainita.
I I . La lámina de acero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en la que la microestructura de la lámina de acero comprende del 1 al 25 % de ferrita.
12. La lámina de acero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en la que la microestructura de la lámina de acero comprende del 1 al 15 % de martensita.
13. Procedimiento para la fabricación de una lámina de acero recubierta que comprende la siguiente etapa: A. El suministro de una lámina de acero recocida que tiene la composición química como se define en la reivindicación 1, estando dicha lámina de acero recocida a una temperatura de entre 600 a 1200 °C y

B. el recubrimiento de la lámina de acero obtenida en la etapa A) con un recubrimiento que comprende del 1 al 40 % de níquel, siendo el resto zinc.
14. El procedimiento según la reivindicación 13, en el que en la etapa A), la lámina de acero está recocida en un recocido continuo.
15. El procedimiento según la reivindicación 13 o 14, en el que en la etapa A), el recocido se realiza en una atmósfera que comprende del 1 al 30 % de H2 en un punto de rocío entre -10 y -60 °C.
16. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, el recubrimiento en la etapa B) se deposita mediante deposición al vacío o procedimiento de galvanoplastia.
17. El procedimiento según la reivindicación 16, en el que el recubrimiento se deposita mediante un procedimiento de galvanoplastia.
18. Unión soldada por puntos de al menos dos láminas de metal que comprenden al menos una lámina de acero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 u obtenible del procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17, conteniendo dicha unión menos de 2 grietas que tienen un tamaño superior a 100 pm y en la que la grieta más larga tiene una longitud inferior a 250 pm.
19. La unión soldada por puntos según la reivindicación 18, en la que la segunda lámina metálica es una lámina de acero o una lámina de aluminio.
20. La unión soldada por puntos según la reivindicación 19, en la que la segunda lámina metálica es una lámina de acero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 u obtenible del procedimiento según las reivindicaciones 13 a 17.
21. La unión soldada por puntos según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 20 que comprende una tercera lámina metálica que es una lámina de acero o una lámina de aluminio.
22. La unión soldada por puntos según la reivindicación 21, en la que dicha unión no contiene grietas que tengan un tamaño superior a 100 pm.
23. Uso de una lámina de acero recubierta según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 o un punto soldado por puntos según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 22 para la fabricación de una pieza para un vehículo automotor.