ES2902233T3 - Miembro prensado en caliente obtenido a partir de una lámina de acero de alta resistencia que tiene una excelente característica de alargamiento a alta temperatura, y su procedimiento de fabricación - Google Patents

Miembro prensado en caliente obtenido a partir de una lámina de acero de alta resistencia que tiene una excelente característica de alargamiento a alta temperatura, y su procedimiento de fabricación Download PDF

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Abstract

Un miembro prensado en caliente por % en peso, que comprende: carbono (C): 0,4 a 0,9%, cromo (Cr): 0,01 a 1,5%, fósforo (P): más que 0%, 0,03% o menos, azufre (S): más que 0%, 0,01% o menos, nitrógeno (N): más que 0%, 0,01% o menos, aluminio soluble en álcali (sol.Al): más que 0%, 0,1% o menos, y un equilibrio de hierro (Fe) e impurezas inevitables, e incluyendo al menos una entre manganeso (Mn): más que 0%, 2,1% o menos, y silicio (Si): más que 0%, 1,6% o menos, y satisfaciendo la siguiente Expresión Relacional 1, en el que una microestructura comprende 80% o más de perlita y 20% o menos de ferrita por fracción de área, y la cementita de la perlita tiene un valor N igual o superior a 70% según la siguiente Expresión Relacional 2. **(Ver fórmula)** en la que en la Expresión Relacional 1 anterior, un símbolo de cada elemento representa un contenido de cada elemento en peso %, y se calcula como 0 si no se incluye. **(Ver fórmula)** en la que en la Expresión Relacional 2 anterior, Nx es el número de cementitas cuya longitud del eje mayor es de 200 nm o menos, y Ny es el número de cementitas cuya longitud del eje mayor excede 200 nm.

Description

DESCRIPCIÓN
Miembro prensado en caliente obtenido a partir de una lámina de acero de alta resistencia que tiene una excelente característica de alargamiento a alta temperatura, y su procedimiento de fabricación
[Campo técnico]
La presente divulgación se refiere a un miembro prensado en caliente fabricado a partir de una lámina de acero de alta resistencia que tiene excelentes características de alargamiento a alta temperatura, y a un procedimiento de fabricación del miembro prensado en caliente.
[Técnica anterior]
En los últimos años, con el fin de aligerar el peso, mejorar la eficiencia del combustible y garantizar la seguridad de los pasajeros, se ha requerido el desarrollo de acero que satisfaga simultáneamente los requisitos de alta resistencia y alta formabilidad. Por ello, se han realizado diversos estudios al respecto.
Un material de acero representativo que satisface los requisitos descritos anteriormente es el acero de alto manganeso basado en austenita. Para asegurar una estructura monofásica de austenita, es habitual añadir 0,5 % en peso o más de carbono y 15 % en peso o más de Mn.
Por ejemplo, en el Documento de Patente 1, se desvela un procedimiento en el que se añade una gran cantidad de elementos estabilizadores de la austenita, tal como el carbono (C) y el manganeso (Mn), y similares, para asegurar una microestructura de acero a temperatura ambiente como una fase única de austenita y, simultáneamente, asegurar una alta resistencia y una excelente capacidad de formación utilizando el hermanamiento generado durante la deformación.
Sin embargo, en el Documento de Patente 1, se desvela un problema en el que no sólo se incrementan los costes de fabricación de las chapas de acero debido a la adición de una gran cantidad de elementos de aleación, sino también a causa de la elevada energía de los granos de cristal de una microestructura basada en la austenita, mientras que pueden producirse grietas en una zona de soldadura debido a la fragilidad del metal líquido durante la soldadura por puntos de una lámina de acero galvanizado.
Además, de acuerdo con el Documento de Patente 2, no sólo se puede asegurar un miembro de ultra-alta resistencia que tenga una resistencia a la tracción de 1500 MPa o más, calentando una lámina de acero con revestimiento de Zn a 880°C o más, mediante el formado por prensa en caliente y el enfriamiento por prensado, sino que también se puede asegurar una excelente conformabilidad a alta temperatura.
Sin embargo, en el Documento de Patente 2, puede ocurrir un problema en el que no sólo se reduce la soldabilidad por puntos debido a la formación de un óxido de Zn en una superficie de una capa de laminado de Zn a una temperatura de 880°C o superior durante el formado en caliente, sino que también se deteriora la resistencia a la propagación de grietas.
Por lo tanto, es necesario desarrollar una lámina de acero que pueda resolver los problemas del acero de alto manganeso basado en la austenita y el formado en caliente.
El documento JP2003-286542A se desvela una técnica para proporcionar una lámina de acero para una cinta de acero que tiene una alta resistencia a la propagación de grietas.
El documento EP2617840A2 desvela una técnica para proporcionar una lámina de acero de alto contenido en carbono laminada en caliente con un proceso posterior de omisión, capaz de satisfacer la calidad del producto final incluso sin algunos procesos realizados posteriormente a la laminación en caliente.
El documento CN 105018835 A desvela una técnica para proporcionar una lámina de acero laminado en caliente de contenido medio-alto de carbono con un excelente rendimiento de corte fino.
(Documento de la técnica anterior)
(Documento de Patente 1) Publicación de Patente Coreana Expuesta al Público Núm. 2007-0023831
(Documento de Patente 2) Publicación de Patente Coreana Expuesta al Público Núm. 2014-0035033
(Documento de Patente 3) Publicación de Patente Coreana Expuesta al Público Núm. 2014-0098901
(Documento de Patente 4) Publicación de Patente Coreana Expuesta al Público Núm. 2014-0098901
(Documento de Patente 5) Publicación de Patente Coreana Expuesta al Público Núm. 2014-0098901 [Divulgación]
[Problema técnico]
Un aspecto de la presente divulgación es proporcionar un miembro prensado en caliente, y un procedimiento para su fabricación.
Mientras tanto, un aspecto de la presente divulgación no se limita a la descripción anterior. Un objeto de la presente divulgación puede entenderse a partir de un contenido general de la presente especificación.
[Solución técnica]
La presente invención se define en las reivindicaciones adjuntas.
Además, la solución de los problemas mencionados anteriormente no enumera todas las características de la presente divulgación. Las diversas características y ventajas y efectos de la presente divulgación pueden comprenderse con más detalle con referencia a las siguientes realizaciones específicas.
[Efectos ventajosos]
De acuerdo con la presente divulgación, es posible proporcionar un miembro prensado en caliente, que se obtiene formando una lámina de acero capaz de asegurar simultáneamente una resistencia a la tracción de 1000 MPa o más a temperatura ambiente y un alargamiento del 60% o más en un intervalo de temperatura de 500°C a Ac1+30°C. Además, es posible realizar el formado en un intervalo de temperatura de 500°C a Ac1+30°C, que es inferior a la temperatura de formado de una prensa caliente en la técnica relacionada, de tal manera que incluso cuando se forma una lámina de acero galvanizado de una lámina de acero galvanizado aleado, se pueden suprimir las microgrietas. En consecuencia, puede aplicarse preferentemente a placas interiores de automóviles o a miembros de colisión que requieran simultáneamente alta resistencia y alta conformabilidad.
[Descripción de los dibujos]
La FIG. 1 es una imagen de una microestructura del espécimen Núm. 1-1 después de la laminación en caliente capturada por un microscopio electrónico de barrido (SEM).
La FIG. 2 es una imagen de una microestructura del espécimen Núm. 2-1 después de la laminación en frío capturada por un microscopio electrónico de transmisión (TEM).
La FIG. 3 es una vista esquemática que ilustra un miembro de formación.
La FIG. 4 es una imagen de la longitud de una microgrieta del espécimen Núm. 2-1 después de la formación por prensado en caliente.
[Mejor modo para la invención]
En adelante en la presente memoria, se describirán en detalle realizaciones ejemplares de la presente divulgación con referencia a los dibujos adjuntos. Sin embargo, la divulgación puede ejemplificarse de muchas formas diferentes y no debe interpretarse como limitada a las realizaciones específicas expuestas en la presente memoria, y los expertos en la técnica que comprenden la presente divulgación pueden realizar fácilmente invenciones retroactivas u otras realizaciones, a condición de que se incluyan en el ámbito de las reivindicaciones de la presente .
Los inventores de la presentes han llevado a cabo una investigación intensiva para resolver un problema de aumento de los costes de fabricación de un acero de alto manganeso basado en austenita, un problema de aparición de grietas debido a la fragilidad del metal líquido durante la soldadura por puntos, y un problema de que la resistencia a la propagación y la soldabilidad por puntos se deterioran debido a una alta temperatura de conformación en la técnica relacionada.
Como resultado, se aseguró la perlita que tiene cementita segmentada mediante el control apropiado de la composición de la aleación y los procedimientos de fabricación, de manera tal que se puede confirmar que una placa de acero que tiene una excelente resistencia y una excelente elongación a una alta temperatura dentro de un intervalo de 500°C a Ac1+30°C, y capaz de ser formada en un intervalo de temperatura de 500°C a Ac1+30°C, que es más baja que la temperatura de formación de prensado en caliente en el arte relacionado, completando así la presente divulgación.
LÁMINA DE ACERO DE ALTA RESISTENCIA CON EXCELENTES CARACTERÍSTICAS DE ALARGAMIENTO A ALTA TEMPERATURA UTILIZADA PARA LA FABRICACION DEL MIEMBRO PRENSADO EN CALIENTE
A continuación, se describirá en detalle una lámina de acero que tiene excelentes características de elongación a alta temperatura, a partir de la cual se fabrica el miembro prensado en caliente de acuerdo con un aspecto de la presente divulgación.
Una lámina de acero con excelentes características de alargamiento a alta temperatura incluye, en % en peso, carbono (C): 0,4 a 0,9%, cromo (Cr): 0,01 a 1,5%, fósforo (P): 0,03% o menos (excluido 0%), azufre (S); 0,01% o menos (excluido 0%), nitrógeno (N): 0,01% o menos (excluyendo 0%), aluminio soluble en álcali (sol.Al): 0,1% o menos (excluyendo 0%), y un balance de hierro (Fe) e impurezas inevitables, e incluye al menos una entre manganeso (Mn): 2,1% o menos (excluyendo 0%) y silicio (Si): 1,6% o menos (excluyendo 0%), y que satisface la Expresión Relacional 1, en la que una microestructura incluye 80% o más de perlita y 20% o menos de ferrita por fracción de área, y la ferrita incluye cementita que tiene una longitud de eje mayor de 200 nm o menos, en la que la cementita de la ferrita tiene un valor N de 70% o más por la Expresión Relacional 2.
En primer lugar, se describirá en detalle una composición de aleación de la presente divulgación. En adelante en la presente memoria, la unidad de un contenido de cada elemento puede darse en % en peso a menos que se especifique lo contrario.
C: 0,4 a 0,9%
El carbono (C) es un elemento clave en la fabricación de una lámina de acero que tiene una microestructura de perlita compuesta de ferrita y cementita después de la laminación en caliente en la presente divulgación. Por lo general, cuanto más alto sea el contenido de C, mayor será la fracción de la estructura de perlita que se puede asegurar, y el C es un elemento esencial que se añade para asegurar la resistencia del acero.
Si el contenido de carbono (C) es inferior al 0,4%, es difícil conseguir suficiente perlita. Por otro lado, si el contenido de C supera 0,9%, los carburos en la perlita pueden formarse excesivamente para disminuir la coherencia fase a fase con los precipitados, de manera que las propiedades de laminación en caliente y la ductilidad a temperatura ambiente pueden disminuir, y la resistencia granular puede aumentar drásticamente para disminuir la ductilidad.
Por lo tanto, el contenido de C es de 0,4 a 0,9%, y más preferentemente, es de 0,5 a 0,65%.
Cr 0,01 a 1,5%
El cromo (Cr) sirve para reducir el contenido de carbono necesario para la composición de la vacante, de forma similar al Mn. Además, el Cr tiene la característica de promover la formación de cementita y reducir el espaciado de las láminas de la perlita, promoviendo así la esferoidización de la cementita. Además, también tiene la propiedad de mejorar aún más la resistencia a la corrosión de la lámina de acero incluso añadiendo una pequeña cantidad de Cr.
Si el contenido de Cr supera 1,5%, las propiedades mecánicas pueden verse afectadas negativamente, y una propiedad de decapado de la superficie puede deteriorarse durante el decapado.
Si el contenido de Cr es inferior al 0,01%, el contenido de C para la formación de la perlita vacante en estado de laminación en caliente aumenta, y no sólo se deteriora en gran medida la soldabilidad por puntos, sino que la resistencia a la corrosión requerida básicamente en la lámina de acero no se ve afectada en absoluto. Por lo tanto, el contenido de Cr es igual o superior al 0,01%, preferentemente igual o superior al 0,05%.
sol.Al: 0,1% o menos (excluido 0%)
El aluminio soluble en álcali (sol.Al) es un elemento que se añade para la reducción del tamaño del grano y la desoxidación del acero. Si su contenido supera 0,1%, existe el problema de que no sólo puede aumentar la posibilidad de que se produzcan defectos en la superficie de la lámina de acero galvanizada en caliente debido a la excesiva formación de inclusiones durante la operación de fabricación del acero, sino que también pueden aumentar los costes de fabricación.
El límite inferior no está particularmente limitado, pero se excluye 0% en consideración a un nivel que se añade inevitablemente durante un proceso de fabricación.
P: 0,03% o menos (excluido 0%)
El fósforo (P) en el acero es un elemento favorable en cuanto a la resistencia, pero cuando se añade en exceso, se incrementa en gran medida la posibilidad de que se produzcan fracturas frágiles, y puede aumentar la posibilidad de que se produzcan problemas como fracturas de placa, o similares, durante el laminado en caliente, y el fósforo (P) puede actuar como un elemento que obstaculiza una característica de la superficie del laminado.
Por lo tanto, en la presente divulgación, P es una impureza, es importante controlar un límite superior de la misma, y se requiere que el contenido de P se limite al 0,03% o menos. Sin embargo, se excluye 0% en consideración a un nivel que se añade inevitablemente durante el proceso de fabricación.
S: 0,01% o menos (excluido 0%)
El azufre (S) es un elemento que se añade inevitablemente como elemento de impureza en el acero, y el S en el acero tiene el problema de aumentar la posibilidad de que se produzca una fragilidad al rojo vivo. Es preferente controlar su contenido a un 0,01% o menos. Sin embargo, se excluye 0% en consideración a un nivel que se añade inevitablemente durante el proceso de fabricación.
N: 0,01% o menos (excluido 0%)
El nitrógeno (N) es un elemento que se añade inevitablemente como elemento de impureza en el acero, y es importante controlar las condiciones de funcionamiento al 0,01% o menos, que es un intervalo posible. Sin embargo, se excluye 0% en consideración a un nivel que se añade inevitablemente durante el proceso de fabricación.
Además de los componentes descritos anteriormente, se incluye al menos uno entre Mn: 2,1% o menos (excluido 0%) de Si: 1,6% o menos (excluido 0%)
Mn: 2,1% o menos (excluido 0%)
El Mn, al igual que el Cr, sirve para reducir el contenido de carbono necesario para la composición de vacío. Además, el Mn es un elemento que suprime la generación de ferrita pro-eutectoide.
Si el contenido de Mn supera 2,1%, existe el problema de que puede producirse una estructura de baja temperatura durante el enfriamiento.
Si: 1,6% o menos (excluido 0%)
El silicio (Si) sirve para estabilizar una estructura de capas en la estructura de la perlita y suprimir la reducción de la resistencia, además de un efecto de refuerzo de la solución sólida.
Si el contenido de Si supera el 1,6%, el alargamiento puede disminuir, y la superficie del acero y las calidades de laminado pueden reducirse.
Un equilibrio de la presente divulgación es el hierro (Fe). Sin embargo, en el proceso ordinario de fabricación, pueden incorporarse inevitablemente impurezas no previstas de una materia prima o de los entornos circundantes, de manera que no puede excluirse. Estas impurezas no se mencionan específicamente en esta especificación, ya que son conocidas por cualquier persona experta en la técnica del proceso ordinario de fabricación.
En este caso, no sólo se satisface el contenido de cada elemento como se ha descrito anteriormente, sino que también el contenido de C, Cr, Mn y Si tiene que satisfacer la siguiente Expresión Relacional 1. Expresión Relacional 1: 0,7 < C Cr/2 Mn/3 Si/4 < 3,0 (en la Expresión Relacional 1 anterior, cada símbolo de elemento representa un contenido de cada elemento en peso %, y se calcula como 0 si no se incluye).
La siguiente Expresión Relacional 1 se ha diseñado teniendo en cuenta las influencias de cada elemento para la fabricación de acero con composición vacante y el correspondiente sistema de composición requerido en la presente divulgación.
Cuando la Expresión Relacional 1 es inferior a 0,7, es difícil asegurar una perlita de 80% o más por área después de la laminación en caliente. Por otro lado, cuando el valor excede 3,0, el alargamiento puede disminuir debido a la adición de una gran cantidad de elementos de aleación y la resistencia a la propagación de grietas durante el formado por prensado en caliente puede deteriorarse.
La microestructura de la lámina de acero incluye 80% o más de perlita y 20% o menos de ferrita por fracción de área. La perlita incluye cementita que tiene una longitud de eje mayor de 200 nm o menos.
Cuando la perlita es inferior a 80%, es difícil asegurar una alta resistencia, y el alargamiento puede reducirse en el formado a alta temperatura.
Cuanto más alta sea la fracción de perlita, más ventajosas son la alta resistencia y la elongación a alta temperatura, por lo que un límite superior de la misma no está particularmente limitado, y es más preferente que sea una monofase de perlita.
Dado que la perlita incluye cementita que tiene una longitud de eje mayor de 200 nm o menos, la cementita segmentada puede ser fácilmente esferoidizada en un proceso de conformación por prensado en caliente y de recocido, y por lo tanto, se puede asegurar que la elongación a alta temperatura y la ductilidad final sean excelentes.
En este caso, la cementita de la perlita puede tener un valor N de 60% o más por la siguiente Expresión Relacional 2.
Expresión Relacional 2: N(%)=Nx/(Nx+Ny)*100
(en la Expresión Relacional 2 anterior, Nx es el número de cementitas cuya longitud del eje mayor es 200 nm o inferior y Ny es el número de cementitas cuya longitud del eje mayor excede 200 nm).
En la Expresión Relacional 2, cuanto mayor es Nx, es decir, el número de cementitas cuya longitud del eje mayor se segmenta para ser 200 nm o inferior, más fácilmente se esferoidizan las cementitas segmentadas en un proceso de conformación por prensado en caliente o un proceso de recocido, y por lo tanto la elongación a alta temperatura y la ductilidad final pueden ser excelentemente aseguradas.
Por lo tanto, el valor N es de 60% o más, y preferentemente, puede ser de 75% o más.
Mientras tanto, la lámina de acero puede tener una resistencia a la tracción de 1000MPa o más y puede tener una elongación del 60% o más a una temperatura alta (500°C a Ac1+30°C).
Asegurando tales propiedades, es posible fabricar un miembro prensado en caliente de alta resistencia en el que no se produzcan fracturas durante el formado, incluso cuando el formado se realiza a una temperatura en un intervalo de 500°C a Ac1+30°C, que es inferior a la temperatura de formado de la prensa en caliente en el arte relacionado. En este caso, la temperatura Ac1 está definida por la siguiente Expresión Relacional 3.
Expresión Relacional 3: Aci(°C)= 723 ■ lÜ 7*Mn - 169*Ni 29,l*Si l6 L9*Cr 29Q*AS 6,38*W
(en la Expresión Relacional 3 anterior, el símbolo de cada elemento representa el contenido de cada elemento en peso %, y se calcula como 0 si no se incluye).
Además, la lámina de acero utilizada para la fabricación del miembro prensado en caliente de la presente divulgación puede tener además una de las capas chapadas en aluminio, una capa galvanizada y una capa galvanizada aleada en su superficie.
Procedimiento de fabricación de una lámina de acero de alta resistencia con excelentes características de alargamiento a alta temperatura
A continuación, se describirá en detalle un procedimiento de fabricación de una lámina de acero de alta resistencia con excelentes características de alargamiento a alta temperatura.
Un procedimiento de fabricación de la lámina de acero de alta resistencia que tiene excelentes características de alargamiento a alta temperatura incluye las etapas de: calentar una placa que tiene la composición de aleación descrita anteriormente a una temperatura de 1100°C a 1300°C; terminar de laminar en caliente el placa calentado en un intervalo de temperatura de Ar3+10°C a Ar3+90°C para obtener una lámina de acero laminada en caliente; enrollar la lámina de acero laminada en caliente a una temperatura de 550°C a 700°C; laminar en frío la lámina de acero laminada en caliente enrollada a una tasa de reducción del 40 al 80% para obtener una lámina de acero laminada en frío. Etapa de calentamiento de placa
Una placa que satisface la composición de aleación descrita anteriormente se calienta a una temperatura de 1100°C a 1300°C.
Cuando una temperatura de calentamiento es inferior a 1100°C, es difícil uniformar una estructura y componentes de la placa, y cuando una temperatura de calentamiento excede 1300°C, puede producirse una oxidación de la superficie y un deterioro de las instalaciones.
Etapa de laminación en caliente
La placa calentada se termina de laminar en caliente en un intervalo de temperatura de Ar3+10°C a Ar3+90°C para obtener una lámina de acero laminada en caliente.
Cuando la temperatura de laminación en caliente de acabado es inferior a Ar3+10°C, existe la posibilidad de que se produzca la laminación de ferrita y austenita en regiones de dos fases, lo que puede causar dificultades en el control de las estructuras de grano dúplex y las formas de las placas en la capa superficial del acero, y también puede causar la no uniformidad del material.
Por otra parte, cuando la temperatura de laminación en caliente de acabado supera los Ar3+90°C, tiende a producirse un fenómeno de engrasamiento del grano de cristal de un material laminado en caliente.
Por lo tanto, es importante realizar el laminado en caliente de acabado en una región de fase única basada en la austenita, en un intervalo de temperatura de Ar3+10°C a Ar3+90°C. Al realizar el laminado en caliente de acabado en el intervalo de temperatura descrito anteriormente, es posible aumentar la uniformidad de la estructura aplicando una deformación más uniforme en la microestructura compuesta por granos de austenita monofásica.
En este caso, la temperatura Ar3 está definida por la siguiente Expresión Relacional 4.
Expresión Relacional 4; Ar3(°C)= 9l0-95’r(CA0,5)-15i2*Ni+‘H,7*Si l(M *V+31í5*M<Kl5*Mn ll*Cr+2G*Cu-700*P-400*Al-400*TI)
(en la Expresión Relacional 4 anterior, el símbolo de cada elemento representa el contenido de cada elemento en peso %, y se calcula como 0 si no se incluye).
Etapa de bobinado
La lámina de acero laminada en caliente se bobina a una temperatura de 550°C a 700°C.
Si la temperatura de bobinado es inferior a 550°C, se genera una estructura de transformación de baja temperatura, es decir, bainita o martensita, que provoca un aumento excesivo de la resistencia de la lámina de acero laminada en caliente, lo que causa problemas como defectos de forma, o similares, debido a una carga excesiva durante el laminado en frío. Por lo tanto, es difícil obtener una microestructura de perlita, que es el propósito de la presente divulgación.
Por otro lado, si la temperatura de bobinado excede 700°C, tiende a producirse una oxidación excesiva del material laminado en caliente en un límite de grano, lo que puede dar lugar a un deterioro de la propiedad de decapado.
En este caso, si es necesario, puede incluir además una etapa de recocido por lotes a una temperatura de 200°C a 700°C después de la etapa de bobinado para reducir una carga de laminación antes del laminado en frío.
Cuando la temperatura de recocido por lotes es inferior a 200°C, la estructura laminada en caliente no se ablanda lo suficiente y no afecta significativamente a la reducción de la carga de laminación, y cuando la temperatura de recocido por lotes excede 700°C, se produce la descomposición de la perlita debido al recocido a alta temperatura. Por lo tanto, la propiedad de esferoidización de la perlita requerida en la presente divulgación puede no ser suficientemente exhibida.
Mientras tanto, dado que el tiempo de tratamiento térmico para el recocido por lotes no se ve afectado en gran medida, no hay necesidad de limitarse particularmente en la presente divulgación.
Etapa de laminación en frío
La lámina de acero laminada en caliente se lamina en frío con una tasa de reducción de 40 a 80% para obtener una lámina de acero laminada en frío.
Si la tasa de reducción es inferior a 40%, es difícil asegurar un espesor deseado, y puede ser difícil asegurar suficientemente la cementita que tiene una longitud de eje mayor de 200 nm o menos. En el caso de la lámina de acero laminada en caliente, es general la presencia de cementita laminar alargada si el tiempo de crecimiento es suficiente durante la transformación de la perlita. Sin embargo, si no se da un tiempo suficiente de transformación de la perlita de acuerdo con las condiciones del proceso de bobinado después del laminado en caliente, pueden aparecer segmentos parciales incluso en la lámina de acero laminada en caliente, como se ilustra en la FIG. 1, pero es posible asegurar suficientemente la perlita segmentada. Por lo tanto, en la presente divulgación, al realizar el laminado en frío a una tasa de reducción de 40% o más, la cementita que tiene una longitud de eje principal de 200 nm o menos está suficientemente asegurada. Después de la laminación en frío, las cementitas con forma de lámina se alargan o segmentan en la dirección de laminación, y la distancia de las capas entre las cementitas se estrecha.
Por otro lado, si la tasa de reducción excede 80%, existe una alta posibilidad de que se produzcan grietas en una parte del borde de la lámina de acero laminada en frío, y la carga de laminación en frío puede aumentar.
En este caso, el laminado en frío puede realizarse a temperatura ambiente.
De acuerdo con la presente divulgación, las características requeridas en la presente divulgación pueden ser aseguradas incluso cuando la conformación por prensado en caliente se realiza sin realizar un recocido especial después del laminado en frío.
Sin embargo, para asegurar unas propiedades de material más estables, puede incluirse además una etapa de recocido continuo o de recocido por lotes de la lámina de acero laminada en frío en un intervalo de temperatura de Ac1-70°C a Acl+70°C.
Las cementitas laminares formadas durante la laminación en caliente mediante la realización de un recocido continuo o un recocido por lotes en el intervalo de temperatura descrito anteriormente pueden ser esferoidizadas en una forma esférica. Existen dos procedimientos principales de tratamiento térmico de esferoidización de la cementita, un procedimiento de recocido subcrítico que se realiza directamente bajo la temperatura de Ac1 y un procedimiento de recocido intercrítico que se realiza a una temperatura de Ac1 a Ac3. Durante el recocido subcrítico, la esferoidización comienza con un gradiente de concentración debido a la diferencia de radios de curvatura en una porción de defecto de cementita en la estructura laminar. Las partículas de cementita en la perlita consisten en una estructura de austenita y cementita no endurecida, y la cementita no endurecida está esferoidizada. Por otro lado, durante el recocido intercrítico, una cierta fracción de ferrita comienza a transformarse en austenita, las partículas de cementita en la perlita permanecen sin disolver, es decir, están compuestas por austenita y estructura de cementita sin disolver, y la esferoidización progresa utilizando la cementita sin disolver que sirve de núcleo.
Cuando la temperatura de recocido es inferior a Ac1 - 70°C, la esferoidización de la cementita es difícil de realizar como se desea. Cuando la temperatura de recocido excede Ac1 70 °C, la forma de la cementita puede ser irregular debido a la cementita no disuelta, y similares. Por lo tanto, se prevé realizar un recocido continuo o por lotes en un intervalo de temperatura de Ac1-70°C a Ac1+70°C.
Mientras tanto, puede incluirse una etapa de laminado de la lámina de acero laminada en frío. El procedimiento y el tipo de revestimiento no están especialmente limitados porque no afectan en gran medida a las propiedades del material, incluso en condiciones normales de funcionamiento.
Por ejemplo, el laminado puede realizarse con aluminio, zinc, una aleación de aluminio, una aleación de zinc, y similares, y el laminado puede realizarse utilizando un procedimiento de laminado en caliente, un procedimiento de electrolaminado, o similares.
En este caso, puede incluirse además una etapa de tratamiento por aleación de la lámina de acero laminada en frío enchapada. Al igual que la etapa de laminado anterior, no está especialmente limitado porque no afecta en gran medida a las propiedades del material, incluso en condiciones normales de funcionamiento.
Por ejemplo, el tratamiento de la aleación puede realizarse en un intervalo de temperatura de 400°C a 600°C.
Miembro prensado en caliente
En adelante en la presente memoria, se describirá en detalle un miembro prensado en caliente fabricado con una lámina de acero de acuerdo con un aspecto de la presente divulgación.
El miembro prensado en caliente de acuerdo con la presente invención se fabrica mediante la conformación en caliente de una lámina de acero de alta resistencia, que comprende, carbono (C): 0,4 a 0,9%, cromo (Cr): 0.01 a 1,5%, fósforo (P): más de 0%, 0,03% o menos (excluyendo 0%), azufre (S): más de 0%, 0,01% o menos (excluyendo 0%), nitrógeno (N): más de 0%, 0,01% o menos (excluyendo 0%), aluminio soluble en álcali(sol.Al): más que 0%, 0,1% o menos (excluyendo el 0%), y un equilibrio de hierro (Fe) e impurezas inevitables, e incluyendo al menos una entre manganeso (Mn): más que 0%, 2,1% o menos (excluyendo 0%), y silicio (Si): más que 0%, 1,6% o menos (excluyendo 0%), y satisfaciendo la siguiente Expresión Relacional 1, en la que una microestructura comprende 80% o más de perlita y 20% o menos de ferrita por fracción de área, y la cementita de la ferrita tiene un valor N de 70% o más por la siguiente Expresión Relacional 2. Por lo tanto, se puede asegurar una alta resistencia con una resistencia a la tracción de 1000 MPa o más. Sin embargo, dado que el valor N de acuerdo con la siguiente Expresión Relacional 2 es mayor que el de la lámina de acero por conformación en caliente, el valor N es de 70% o más.
Expresión Relacional 2: N(%)=Nx/(Nx+Ny)*100
(en la Expresión Relacional 2 anterior, Nx es el número de cementitas cuya longitud de eje mayor es de 200 nm o menos, y Ny es el número de cementitas cuya longitud de eje mayor excede 200 nm).
Entretanto, puede formarse además una capa laminada de aluminio en la superficie del miembro prensado en caliente, y puede formarse adicionalmente una capa galvanizada o una capa galvanizada aleada.
Además, incluso cuando se forma adicionalmente la capa galvanizada o la capa galvanizada aleada, la longitud de las microgrietas en el miembro puede ser de 10 pm o menos.
Dado que se fabrica mediante formación de prensa en caliente en un intervalo de 500°C a Ac1+30°C, que es inferior a la temperatura de formación de prensa en caliente en la técnica relacionada, la longitud de las microgrietas generadas durante la formación puede ser reducida.
Procedimiento de fabricación de un miembro prensado en caliente
En adelante en la presente memoria, se describirá en detalle un procedimiento de fabricación de un miembro prensado en caliente según otro aspecto de la presente divulgación.
El procedimiento de fabricación de un miembro prensado en caliente de acuerdo con otro aspecto de la presente divulgación incluye una etapa de calentamiento de una placa que incluye carbono (C): 0,4 a 0,9%, cromo (Cr): 0,01 a 1,5%, fósforo (P): más que 0%, 0,03% o menos, azufre (S): más que 0%, 0,01% o menos, nitrógeno (N): más que 0%, 0,01% o menos, aluminio soluble en álcali (sol.Al): más que 0%, 0,1% o menos, y un equilibrio de hierro (Fe) e impurezas inevitables, e incluyendo al menos una entre manganeso (Mn): más que 0%, 2,1% o menos, y silicio (Si): más que 0%, 1,6% o menos y que satisfaga la siguiente Expresión Relacional 1 a una temperatura de 1100°C a 1300°C, Expresión Relacional 1: 0,7<C+Cr/2+Mn/3+Si/4<3,0, terminando de laminar en caliente la placa calentada a una temperatura comprendida entre Ar3+10° y Ar3+90°C obtenida a partir de la siguiente Expresión Relacional 4
Expresión Relacional 4; Ar3(°C}= 910-95*(CA0,5>
15i2*Ni+44i7*Si 104*V-h31í5*MoCl5*Mn ll*Cr+2G*Cu-7G0*P-400*Al-400*T¡)
para obtener una lámina de acero laminada en caliente; enrollando la lámina de acero laminada en caliente a una temperatura comprendida entre 550°C y 700°C; laminando en frío la lámina de acero laminada en caliente a una tasa de reducción del 40 al 80% para obtener una lámina de acero laminada en frío; calentando la lámina de acero laminada en frío y formando después la lámina de acero en la prensa a una temperatura comprendida entre 500°C y Ac1+30° obtenida a partir de la siguiente Expresión Relacional 3: Ac1(°C)=723 - 10,7*Mn - 16,9*Ni 29,1*Si 16,9*Cr 290*As 6,38*W.
Cuando la temperatura de formación por prensado en caliente es inferior a 500°C, las cementitas no están suficientemente esferoidizadas, por lo que las propiedades de alargamiento a alta temperatura pueden ser insuficientes. Por otro lado, cuando la temperatura de formación en caliente supera los Ac1+30° C, se forma un óxido en la superficie de la lámina de acero, y puede ser necesario un proceso de granallado después del proceso de formación en caliente. Cuando se forma una lámina de acero con una capa galvanizada o una capa galvanizada aleada, existe una gran posibilidad de que el Zn se licúe y se difunda en un límite de grano de hierro base, lo que puede acabar provocando microgrietas.
En el caso de un miembro formado por prensado en caliente, conocido como un producto de acero endurecido por prensado (HPF) o un producto de acero endurecido por prensado (PHS) en la técnica relacionada, se requiere esencialmente un tratamiento térmico de la región de fase única de austenita a una temperatura de recocido de Ac3 o superior en un horno de calentamiento para obtener una microestructura final como martensita, y la estructura de enfriamiento final está hecha de martensita bajo una condición de enfriamiento de una tasa de enfriamiento crítica o más. Sin embargo, la característica de resistencia al impacto puede desviarse en consecuencia.
Además, dado que el Zn fundido en la capa de revestimiento de la superficie de la lámina de acero, debido al recocido a alta temperatura de Ac3 o superior, se difunde fácilmente en el límite de grano del hierro base, existe la posibilidad de que la microfisuración final en el momento de la formación por prensado en caliente sea muy alta, y es difícil hacer que la longitud sea de 10 pm o menos.
Como se ha descrito anteriormente, dado que la lámina de acero tiene una excelente elongación a alta temperatura (500°C a Ac1+30°), aunque se forme a presión a un intervalo de temperatura de 500°C a Ac1+30° inferior a la temperatura de formación de la prensa en caliente convencional, es posible fabricar un miembro formado a presión en caliente sin fractura.
Además, dado que no es necesario calentar hasta una región de fase única de austenita, la perlita que no es martensita puede asegurarse como fase principal incluso después de la formación, y la característica de resistencia al impacto es excelente.
Además, incluso cuando se forma adicionalmente una capa galvanizada o una capa galvanizada aleada en la superficie de la lámina de acero antes de su conformación, dado que se fabrica mediante conformación de prensa en caliente en un intervalo de 500°C a Ac1+30°C, que es inferior a la temperatura de conformación de prensa en caliente en la técnica relacionada, la longitud de las microgrietas puede reducirse.
Si se describe detalladamente el mecanismo de generación de microgrietas causado por el Zn de la capa galvanizada y de la capa galvanizada aleada, generalmente, en un diagrama de estado Fe-Zn, se genera Zn líquido a partir de una temperatura peritéctica (aproximadamente 780°C) . Cuando la temperatura de tratamiento térmico de un horno de la técnica relacionada es superior a Ac3, es superior a la temperatura peritéctica, de manera que se forma Zn líquido en la capa galvanizada o en la capa galvanizada aleada en la superficie de la lámina de acero, y se facilita la difusión del límite de grano de austenita del Zn, de manera que se producen fácilmente microgrietas en una parte de la superficie lateral (superficie de observación de microgrietas en la FIG. 2) de las piezas formadas durante el formado en caliente posterior, y es difícil llevar la longitud a 10 pm o menos.
Por otra parte, un intervalo de temperatura de formación por prensado en caliente de la presente divulgación es de 500°C a Ac1+30°C, que es inferior a la temperatura peritéctica del Fe-Zn, de manera que la difusión del límite de grano del Zn de la fase líquida y de la fase sólida del Zn puede reducirse significativamente, reduciendo así la cantidad y la longitud de las microgrietas generadas tras el formado por prensado en caliente.
En este caso, la conformación puede realizarse a una velocidad de deformación de 0,001/s o más.
Si la velocidad de deformación es inferior a 0,001/s, puede ser más ventajosa en términos de alargamiento a alta temperatura, la trabajabilidad en el lugar es muy baja y la productividad puede verse deteriorada, por lo que es preferente realizarla con una velocidad de deformación de 0,001/s o más.
[Modo para la invención]
En adelante en la presente memoria, se describirá más específicamente la presente divulgación. Las siguientes realizaciones ejemplares son meramente ejemplos para facilitar la comprensión de la presente divulgación, y el alcance de la presente divulgación no está limitado a la misma, sino que sólo está limitado por el alcance de las reivindicaciones adjuntas.
(Etapa 1)
Una placa con la composición de componentes mostrada en la siguiente Tabla 1 fue tratada térmicamente en un horno de calentamiento a 1180°C durante 1 hora, y luego se fabricó una lámina de acero laminada en frío bajo las condiciones mostradas en la siguiente Tabla 2. En la siguiente Tabla 2, una temperatura de recocido significa una temperatura de recocido después del laminado en frío, y un símbolo representado por "-" significa que el recocido no se realizó después del laminado en frío.
La microestructura, el valor N, la resistencia a la tracción y el alargamiento a alta temperatura de la lámina de acero laminada en frío así preparada se midieron y se especificaron en la siguiente Tabla 2.
Las microestructuras se observaron utilizando un microscopio electrónico de barrido (SEM) tras la aplicación de un procedimiento de grabado nital. En las siguientes Tablas 2 y 3, P significa perlita, F significa ferrita, B significa bainita y M significa martensita. El número de cementitas en función de la longitud del eje mayor en la microestructura de la lámina de acero laminada en frío se midió utilizando una imagen de observación de la microestructura mediante un microscopio electrónico de barrido (SEM) y un microscopio electrónico de transmisión (TEM), respectivamente, como se muestra en la Tabla 1.
Se describió un valor promedio del alargamiento total medido tres veces bajo la condición de velocidad de deformación de 0,001/s a las diferentes temperaturas experimentales establecidas en la siguiente Tabla 2.
En la siguiente Tabla 1, una unidad del contenido de cada elemento es el % en peso.
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En el Ejemplo de la Invención que satisface tanto la composición de la aleación como las condiciones de fabricación propuestas en la presente divulgación para fabricar un miembro prensado en caliente, se puede confirmar que la microestructura incluye un 80% o más de perlita y un 20% o menos de ferrita por fracción de área, y un 60% o más de valor N, excelente en resistencia a la tracción y alargamiento a alta temperatura.
Por otro lado, cuando la composición de la aleación y las condiciones de fabricación no estaban satisfechas, la perlita puede no estar suficientemente asegurada o el valor N era inferior al 60%, la resistencia a la tracción o el alargamiento a la tracción a alta temperatura se deterioraba.
(Etapa 2)
La lámina de acero laminada en frío preparada en la Etapa 1 (el Núm. de espécimen es idéntico) fue sometida a electrogalvanoplastia para tener una cantidad de laminado en un lado de 60g/m2, cargada en un horno de calentamiento, calentada, y formada y enfriada por una prensa a una temperatura de formación mostrada en la siguiente Tabla 3 para fabricar un miembro de formación en forma de HAT como se muestra en la FIG. 3.
La resistencia a la tracción, la microestructura, el valor N, la longitud de las microgrietas en el miembro, y las fracturas durante el formado, del miembro formado se mostraron en la siguiente Tabla 3. Sin embargo, cuando se produjeron las fracturas, no se midió la resistencia a la tracción ni la longitud de las microgrietas, y sólo se midió el valor N en el caso del Ejemplo de la Invención.
El ensayo de tracción se llevó a cabo a una velocidad de ensayo de 10 mm / minuto utilizando la muestra estándar JIS5 Núm.
La microestructura se observó utilizando un microscopio electrónico de barrido (SEM) después de la aplicación del grabado nital. Cuando la microestructura antes y después del formado eran idénticas, se indicaba como "=".
Además, la longitud de las microgrietas en el miembro se midió mediante un análisis de imagen óptica, como se muestra en la siguiente FIG. 4, y se midió la profundidad media de las grietas de 10 microgrietas como se muestra en la siguiente FIG. 4, que la profundidad de las microgrietas que penetran a través del miembro desde una interfaz entre el miembro y la capa de revestimiento.
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Cuando la lámina de acero laminada en frío que satisface toda la composición de la aleación y las condiciones de fabricación propuestas en la presente divulgación se formó en un intervalo de temperatura de 500°C a Ac1+30°C, se puede confirmar que no se produjeron fracturas durante el formado, y se observó que la longitud de las microgrietas era de 10 pm o menos.
Sin embargo, incluso cuando se utilizó la lámina de acero laminada en frío que satisfacía todas las condiciones de aleación y las condiciones de fabricación propuestas en la presente divulgación, se produjeron fracturas del miembro formador de las muestras Núm. 2-5 y 4-3 que tenían bajas temperaturas de formación.
Además, incluso cuando se utilizó la lámina de acero laminada en frío que satisfacía toda la composición de la aleación y las condiciones de fabricación, se puede confirmar que el miembro de conformación de la muestra n° 5-3 que tiene una alta temperatura de conformación tiene microgrietas que tienen una longitud que excede 10 pm.
Cuando se utilizó la lámina de acero laminada en frío que no satisfacía la composición de la aleación y las condiciones de fabricación propuestas en la presente divulgación, se produjeron fracturas durante el formado o una longitud de microgrietas que excede 10 pm, independientemente de que la temperatura de conformación satisfaga o no la temperatura de conformación propuesta en la presente divulgación.
Si bien se han mostrado y descrito anteriormente realizaciones de ejemplo, será evidente para los expertos en la técnica que pueden realizarse modificaciones y variaciones sin apartarse del alcance del presente concepto de la invención tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Un miembro prensado en caliente por% en peso, que comprende:
carbono (C): 0,4 a 0,9%, cromo (Cr): 0,01 a 1,5%, fósforo (P): más que 0%, 0,03% o menos, azufre (S): más que 0%, 0,01% o menos, nitrógeno (N): más que 0%, 0,01% o menos, aluminio soluble en álcali (sol.Al): más que 0%, 0,1% o menos, y un equilibrio de hierro (Fe) e impurezas inevitables, e incluyendo al menos una entre manganeso (Mn): más que 0%, 2,1% o menos, y silicio (Si): más que 0%, 1,6% o menos, y satisfaciendo la siguiente Expresión Relacional 1,
en el que una microestructura comprende 80% o más de perlita y 20% o menos de ferrita por fracción de área, y
la cementita de la perlita tiene un valor N igual o superior a 70% según la siguiente Expresión Relacional 2.
Expresión Relacional 1: 07<C+Cr/2+Mn/3+Si/4<3,0
en la que
en la Expresión Relacional 1 anterior, un símbolo de cada elemento representa un contenido de cada elemento en peso %, y se calcula como 0 si no se incluye.
Expresión Relacional 2: N(%)=Nx/(Nx+Ny)*100
en la que
en la Expresión Relacional 2 anterior, Nx es el número de cementitas cuya longitud del eje mayor es de 200 nm o menos, y Ny es el número de cementitas cuya longitud del eje mayor excede 200 nm.
2. El miembro prensado en caliente de la reivindicación 1, en el que el miembro prensado en caliente está provisto además de una capa chapada en aluminio, una capa galvanizada o una capa galvanizada aleada en su superficie, y una longitud de microgrietas en el miembro es de 10 pm o menos, y la longitud de las microgrietas se mide como se indica en la descripción.
3. Un procedimiento de fabricación de un miembro prensado en caliente de la reivindicación 1, que comprende, una etapa de:
calentar una placa que incluye carbono (C): 0,4 a 0,9%, cromo (Cr): 0,01 a 1,5%, fósforo (P): más que 0%, 0,03% o menos, azufre (S): más que 0%, 0,01% o menos, nitrógeno (N): más que 0%, 0,01% o menos, aluminio soluble en álcali(sol.Al): más que 0%, 0,1% o menos, y un equilibrio de hierro (Fe) e impurezas inevitables, e incluyendo al menos una entre manganeso (Mn): más que 0%, 2,1% o menos, y silicio (Si): más que 0%, 1,6% o menos y que satisfaga la siguiente Expresión Relacional 1 a una temperatura de 1100°C a 1300°C;
terminar de laminar en caliente la placa calentada a una temperatura comprendida entre Ar3+10° y Ar3+90°C obtenida a partir de la siguiente Expresión Relacional 4 para obtener una lámina de acero laminada en caliente;
enrollar la lámina de acero laminada en caliente a una temperatura comprendida entre 550°C y 700°C; laminar en frío la lámina de acero laminada en caliente con una tasa de reducción del 40 al 80% para obtener una lámina de acero laminada en frío;
calentar la lámina de acero laminada en frío y, a continuación, formar la lámina de acero laminada en frío en una prensa en un intervalo de temperatura de a 500°C a Ac1+30°C obtenido a partir de la siguiente Expresión Relacional 3
Expresión Relacional 1: 0,7<C+Cr/2 Mn/3+Si/4<3,0
Expresión Relacional 3: Acl(°C)= 723 - 107*Mn - 16 9*N¡ 29,1*S¡ 16,9*Cr 290* As 6,38*W
Expresión Relacional 4: Ar3(°C)= 910-95*(C^O,5)-15i2*Ni+44,7*Si 104*V+31I5*Mo-(15*Mn+ll*Cr+20*Cu-700*P-400*AI-400*Ti)
en el que
en las Expresiones Relaciónales 1, 3 y 4 anteriores, el símbolo de cada elemento representa el contenido de cada elemento en peso %, y se calcula como 0 si no se incluye.
4. El procedimiento de fabricación del miembro prensado en caliente de la reivindicación 3, en el que el formado se realiza a una velocidad de deformación de 0,001/s o más.
5. El procedimiento de fabricación del miembro prensado en caliente de la reivindicación 3, que comprende además una etapa de realizar un recocido por lotes a una temperatura en un intervalo de 200°C a 700°C después de la etapa de bobinado.
6. El procedimiento de fabricación del miembro prensado en caliente de la reivindicación 3, que comprende además una etapa de realización de un recocido continuo o de un recocido por lotes de la lámina de acero laminada en frío a una temperatura comprendida entre Ac1-70°C y Ac1+70°C.
7. El procedimiento de fabricación del miembro prensado en caliente de la reivindicación 3, que comprende además una etapa de,
revestir la lámina de acero laminada en frío; y
opcionalmente, tratar por aleación la lámina de acero laminada en frío.
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