ES2946086T3 - Cold-rolled and coated steel sheet and a manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Una lámina de acero laminada en frío y tratada térmicamente que tiene una composición que consta de los siguientes elementos 0,13 % <= Carbono <= 0,18 %, 1,1 % <= Manganeso <= 1,8 %, 0,5 % <= Silicio <= 0,9 %, 0,6 % <= Aluminio <= 1 %, 0,002 % <= Fósforo <= 0,02 %, 0 % <= Azufre <= 0,003 %, 0 % <= Nitrógeno <= 0,007 % y puede contener uno o más de los siguientes elementos opcionales 0,05 % <= Cromo <= 1 %, 0,001 % <= Molibdeno <= 0,5 % , 0,001 % <= Niobio <= 0,1 %, 0,001 % <= Titanio <= 0,1 %, 0,01 % <= Cobre <= 2 %, 0,01 % <= Níquel <= 3 %, 0,0001 % <= Calcio <= 0,005 %, 0 % <= Vana dio <= 0,1 %, 0 % <= Boro <= 0,003 %, 0 % <= Cerio <= 0,1 %, 0 % <= Magnesio <= 0,010 %, 0 % <= Zirconio <= 0,010 %, siendo la composición restante compuesta por hierro e impurezas inevitables provocadas por el procesamiento, la microestructura de dicha lámina de acero que comprende en fracción de área, 60 a 75% Ferrita, 20 a 30% Bainita,10 a 15 % de austenita residual y 0 % a 5 % de martensita, donde las cantidades acumuladas de austenita residual y ferrita están entre 70 % y 80 %. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)A cold-rolled, heat-treated steel sheet having a composition consisting of the following elements 0.13% <= Carbon <= 0.18%, 1.1% <= Manganese <= 1.8%, 0. 5% <= Silicon <= 0.9%, 0.6% <= Aluminum <= 1%, 0.002% <= Phosphorus <= 0.02%, 0% <= Sulfur <= 0.003%, 0% <= Nitrogen <= 0.007% and may contain one or more of the following optional elements 0.05% <= Chromium <= 1%, 0.001% <= Molybdenum <= 0.5%, 0.001% <= Niobium <= 0.1 %, 0.001% <= Titanium <= 0.1%, 0.01% <= Copper <= 2%, 0.01% <= Nickel <= 3%, 0.0001% <= Calcium <= 0.005%, 0% <= Vain dio <= 0.1%, 0% <= Boron <= 0.003%, 0% <= Cerium <= 0.1%, 0% <= Magnesium <= 0.010%, 0% <= Zirconium <= 0.010%, the remaining composition being composed of iron and inevitable impurities caused by processing, the microstructure of said steel sheet comprising in area fraction, 60 to 75% Ferrite, 20 to 30% Bainite, 10 to 15% of residual austenite and 0% to 5% of martensite, where the cumulative amounts of residual austenite and ferrite are between 70% and 80%. (Automatic translation with Google Translate, without legal value)
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Chapa de acero laminada en frío y revestida y un procedimiento de fabricación de la mismaCold-rolled and coated steel sheet and a manufacturing method thereof
[0001] La presente invención se refiere a chapas de acero laminadas en frío y revestidas adecuadas para su uso como una chapa de acero para automóviles.[0001] The present invention relates to cold rolled and coated steel sheets suitable for use as a steel sheet for automobiles.
[0002] Se requieren que piezas automotrices satisfagan dos necesidades inconsistentes, a saber, facilidad de conformación y resistencia, pero un tercer requisito de mejora en el consumo de combustible en los últimos años también se otorga a los automóviles en vista de las preocupaciones medioambientales globales. Por lo tanto, ahora las piezas automotrices deben estar hechas de un material que tenga una alta conformabilidad con el fin de que se ajusten a los criterios de facilidad de ajuste en el ensamblaje complejo de automóviles y al mismo tiempo tienen que mejorar su resistencia en cuanto a la capacidad de absorción de energía de choque y a la durabilidad del vehículo mientras se reduce el peso del vehículo para mejorar la eficiencia en términos de consumo de combustible.[0002] Automotive parts are required to satisfy two inconsistent needs, namely ease of formability and strength, but a third requirement of improvement in fuel consumption in recent years is also given to automobiles in view of global environmental concerns . Therefore, now automotive parts must be made of a material having high formability in order for them to fit the criteria of ease of fit in complex automobile assembly and at the same time have to improve their strength in terms of to the crash energy absorption capacity and durability of the vehicle while reducing the weight of the vehicle to improve efficiency in terms of fuel consumption.
[0003] Por lo tanto, se han realizado esfuerzos intensos de investigación y desarrollo para reducir la cantidad de material utilizado en los automóviles al aumentar la resistencia del material. Por el contrario, un aumento en la resistencia de las chapas de acero disminuye la conformabilidad y, por lo tanto, se requiere el desarrollo de materiales que tengan tanto una alta resistencia como una alta conformabilidad.[0003] Therefore, intensive research and development efforts have been made to reduce the amount of material used in automobiles by increasing the strength of the material. On the contrary, an increase in the strength of steel sheets decreases the formability and therefore the development of materials having both high strength and high formability is required.
[0004] Las investigaciones y desarrollos anteriores en el campo de las chapas de acero de alta resistencia y alta conformabilidad han dado como resultado varios procedimientos de producción de chapas de acero de alta resistencia y alta conformabilidad, algunos de los cuales se enumeran en esta solicitud para una apreciación concluyente de la presente invención:[0004] Previous research and development in the field of high-strength, high-formability steel sheets have resulted in various methods of producing high-strength, high-formability steel sheets, some of which are listed in this application. for a conclusive appreciation of the present invention:
El documento US20140234657 es una solicitud de patente que reivindica una chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente que tiene una microestructura, en fracción en volumen, igual o superior al 20 % e igual o inferior al 99 % en total de una o dos de martensita y bainita, una estructura residual contiene una o dos de ferrita, austenita residual de menos del 8 % en fracción en volumen y perlita igual o inferior al 10 % en fracción en volumen. Además, el documento US20140234657 alcanza una resistencia a la tracción de 980 MPa pero es incapaz de alcanzar el alargamiento del 25 %.Document US20140234657 is a patent application that claims a hot-dip galvanized steel sheet having a microstructure, in volume fraction, equal to or greater than 20% and equal to or less than 99% in total of one or two martensite and bainite, a residual structure contains one or two of ferrite, residual austenite of less than 8% by volume fraction and pearlite equal to or less than 10% by volume fraction. Furthermore, US20140234657 reaches a tensile strength of 980 MPa but is unable to reach 25% elongation.
El documento US8657969 reivindica que la chapa de acero galvanizada de alta resistencia tiene una resistencia a la tracción de 590 MPa o más y una excelente procesabilidad. La composición de componentes contiene, en % en masa, C: de 0,05 a 0,3 %, Si: de 0,7 % a 2,7 %, Mn: de 0,5 % a 2,8 %, P: 0,1 % o menos, S: 0,01 % o menos, Al: 0,1 % o menos, y N: 0,008 % o menos, y el resto: Fe o impurezas inevitables. La microestructura contiene, en términos de relación de área, fases de ferrita: de 30 % a 90 %, fases de bainita: de 3 % a 30 %, y fases de martensita: de 5 % a 40 %, en la que, entre las fases de martensita, las fases de martensita que tienen una relación de aspecto de 3 o más están presentes en una proporción del 30 % o más.US8657969 claims that the high-strength galvanized steel sheet has a tensile strength of 590 MPa or more and excellent processability. The component composition contains, in mass %, C: 0.05 to 0.3%, Si: 0.7 to 2.7%, Mn: 0.5 to 2.8%, P : 0.1% or less, S: 0.01% or less, Al: 0.1% or less, and N: 0.008% or less, and the rest: Fe or unavoidable impurities. The microstructure contains, in terms of area ratio, ferrite phases: from 30% to 90%, bainite phases: from 3% to 30%, and martensite phases: from 5% to 40%, in which, between the martensite phases, the martensite phases having an aspect ratio of 3 or more are present in a proportion of 30% or more.
El documento WO 2017125809 describe una chapa de acero laminada en frío revestida que comprende 1,9-2,2 manganeso.WO 2017125809 describes a coated cold rolled steel sheet comprising 1.9-2.2 manganese.
[0005] El propósito de la presente invención es resolver estos problemas poniendo a disposición chapas de acero laminadas en frío y revestidas que tienen simultáneamente:[0005] The purpose of the present invention is to solve these problems by making available cold-rolled and clad steel sheets having simultaneously:
- Una resistencia máxima a la tracción superior o igual a 600 MPa y preferentemente superior a 620 MPa,- A maximum tensile strength greater than or equal to 600 MPa and preferably greater than 620 MPa,
- Un alargamiento total superior o igual al 31 % y preferentemente superior al 33 %.- A total elongation greater than or equal to 31% and preferably greater than 33%.
[0006] En una realización preferida, las chapas de acero según la invención también pueden presentar un límite elástico de 320 MPa o más.[0006] In a preferred embodiment, the steel sheets according to the invention can also have a yield strength of 320 MPa or more.
[0007] En una realización preferida, las chapas de acero según la invención también pueden presentar una relación de límite elástico a resistencia a la tracción de 0,6 o más. Preferentemente, tal acero también puede tener una buena idoneidad para la conformación, en particular, para un laminado con buena soldabilidad y capacidad de revestimiento.[0007] In a preferred embodiment, the steel sheets according to the invention may also have a yield strength to tensile strength ratio of 0.6 or more. Preferably, such a steel may also have good formability, in particular for rolling with good weldability and coating ability.
[0008] Otro objeto de la presente invención es también poner a disposición un procedimiento para la fabricación de estas chapas que sea compatible con las aplicaciones industriales convencionales a la vez que robusto con respecto a los cambios de los parámetros de fabricación.[0008] Another object of the present invention is also to provide a process for manufacturing these sheets that is compatible with conventional industrial applications while being robust with respect to changes in manufacturing parameters.
[0009] La chapa de acero laminada en frío y tratada térmicamente de la presente invención puede revestirse opcionalmente con zinc o aleaciones de zinc, o con aluminio o aleaciones de aluminio para mejorar su resistencia a la corrosión.[0009] The heat-treated, cold-rolled steel sheet of the present invention can optionally be coated with zinc or zinc alloys, or aluminum or aluminum alloys to improve its corrosion resistance.
[0010] El carbono está presente en el acero entre 0,13 % y 0,18 %. El carbono es un elemento necesario para aumentar la resistencia de la chapa de acero mediante la producción de fases en la transformación a baja temperatura tales como bainita. Además, el carbono también desempeña un papel fundamental en la estabilización de la austenita, por consiguiente, es un elemento necesario para asegurar la austenita residual. Por lo tanto, el carbono desempeña dos papeles fundamentales, uno en el aumento de la resistencia y otro en la retención de la austenita para impartir ductilidad. Pero un contenido de carbono inferior al 0,13 % no será capaz de estabilizar la austenita en una cantidad adecuada requerida por el acero de la presente invención. Por otro lado, con un contenido de carbono superior al 0,18 %, el acero presenta una soldabilidad por puntos deficiente que limita su aplicación en piezas automotrices.[0010] Carbon is present in steel between 0.13% and 0.18%. Carbon is a necessary element to increase the resistance of the steel sheet by producing phases in the transformation at low temperature. such as bainite. In addition, carbon also plays a fundamental role in stabilizing austenite, therefore it is a necessary element to ensure residual austenite. Thus, carbon plays two critical roles, one in increasing strength and one in retaining austenite to impart ductility. But a carbon content less than 0.13% will not be able to stabilize the austenite in an adequate amount required by the steel of the present invention. On the other hand, with a carbon content greater than 0.18%, the steel has poor spot weldability that limits its application in automotive parts.
[0011] El contenido de manganeso del acero de la presente invención está entre 1,1 % y 1,8 %. Este elemento es gammágeno. El propósito de añadir manganeso es esencialmente obtener una estructura que contenga austenita e impartir resistencia al acero. Se ha comprobado que una cantidad de al menos el 1,1 % en peso de manganeso proporciona la resistencia y templabilidad de la chapa de acero, además de estabilizar la austenita. Sin embargo, cuando el contenido de manganeso es superior al 1,8%, se producen efectos adversos, como el retraso de la transformación de austenita en bainita durante la retención de sobreenvejecimiento para la transformación de bainita. Adicionalmente, el contenido de manganeso por encima del 1,8 % también reduce la ductilidad y también deteriora la soldabilidad del presente acero, por lo que es posible que no se logren los objetivos de alargamiento. Un contenido preferible para la presente invención puede mantenerse entre 1,2% y 1,8%, más preferentemente entre 1,3% y 1,7 %.[0011] The manganese content of the steel of the present invention is between 1.1% and 1.8%. This element is gammagenic. The purpose of adding manganese is essentially to obtain an austenite-containing structure and to impart strength to the steel. It has been found that an amount of at least 1.1% by weight of manganese provides the strength and hardenability of the steel sheet, as well as stabilizing the austenite. However, when the manganese content is greater than 1.8%, adverse effects occur, such as delaying the transformation of austenite to bainite during overaging retention for bainite transformation. Additionally, manganese content above 1.8% also reduces ductility and also deteriorates weldability of the present steel, so elongation targets may not be achieved. A preferable content for the present invention can be kept between 1.2% and 1.8%, more preferably between 1.3% and 1.7%.
[0012] El contenido de silicio del acero de la presente invención está entre 0,5% y 0,9%. El silicio es un constituyente que puede retardar la precipitación de carburos durante el sobreenvejecimiento, por lo tanto, debido a la presencia de silicio, la austenita rica en carbono se estabiliza a temperatura ambiente. Además, debido a la escasa solubilidad del silicio en el carburo, inhibe o retrasa eficazmente la formación de carburos, por lo que también promueve la formación de la estructura bainítica que se busca según la presente invención para impartir al acero sus características esenciales. Sin embargo, el contenido desproporcionado de silicio no produce el efecto mencionado y produce un problema tal como la fragilización por revenido. Por lo tanto, la concentración se controla dentro de un límite superior de 0,9 %. Un contenido preferible para la presente invención puede mantenerse entre 0,6 % y 0,8 %.[0012] The silicon content of the steel of the present invention is between 0.5% and 0.9%. Silicon is a constituent that can retard carbide precipitation during overaging, therefore, due to the presence of silicon, carbon-rich austenite stabilizes at room temperature. In addition, due to the poor solubility of silicon in carbide, it effectively inhibits or retards the formation of carbides, therefore it also promotes the formation of the bainitic structure that is sought according to the present invention to impart its essential characteristics to the steel. However, the disproportionate content of silicon does not produce the above-mentioned effect and causes a problem such as temper embrittlement. Therefore, the concentration is controlled within an upper limit of 0.9%. A preferable content for the present invention can be kept between 0.6% and 0.8%.
[0013] El aluminio es un elemento esencial y está presente en el acero entre 0,6 % y 1 %. El aluminio es un elemento alfágeno e imparte un alargamiento total al acero de la presente invención. Se requiere un mínimo de 0,6 % de aluminio para tener un mínimo de ferrita impartiendo de este modo el alargamiento al acero de la presente invención. El aluminio también se usa para eliminar el oxígeno del estado fundido del acero para limpiar el acero de la presente invención y también evita que el oxígeno forme una fase gaseosa. Pero siempre que el aluminio sea superior al 1 %, forma AIN, que es perjudicial para el acero de la presente invención, por lo tanto, el intervalo preferible para la presencia del aluminio está entre 0,6 % y 0,8 %.[0013] Aluminum is an essential element and is present in steel between 0.6% and 1%. Aluminum is an alphagen element and imparts full elongation to the steel of the present invention. A minimum of 0.6% aluminum is required to have a minimum of ferrite thereby imparting the elongation to the steel of the present invention. Aluminum is also used to remove oxygen from the molten state of steel to clean the steel of the present invention and also prevents oxygen from forming a gas phase. But as long as the aluminum is more than 1%, it forms AIN, which is detrimental to the steel of the present invention, therefore, the preferable range for the presence of the aluminum is between 0.6% and 0.8%.
[0014] El constituyente de fósforo del acero de la presente invención está entre 0,002 % y 0,02 %. El fósforo reduce la soldabilidad por puntos y la ductilidad en caliente, particularmente debido a su tendencia a segregarse en los límites de grano o cosegregarse con manganeso. Por estas razones, su contenido está limitado al 0,02 % y preferentemente es inferior al 0,014 %.[0014] The phosphorous constituent of the steel of the present invention is between 0.002% and 0.02%. Phosphorus reduces spot weldability and hot ductility, particularly because of its tendency to segregate at grain boundaries or cosegregate with manganese. For these reasons, its content is limited to 0.02% and is preferably less than 0.014%.
[0015] El azufre no es un elemento esencial, pero puede estar contenido como una impureza en el acero y, desde el punto de vista de la presente invención, el contenido de azufre es preferentemente lo más bajo posible, pero es del 0,003 % o menos desde el punto de vista del coste de fabricación. Además, si hay más azufre presente en el acero, se combina para formar sulfuros, especialmente con manganeso, y reduce su impacto beneficioso en el acero de la presente invención.[0015] Sulfur is not an essential element, but it may be contained as an impurity in the steel, and from the point of view of the present invention, the sulfur content is preferably as low as possible, but it is 0.003% or less from the point of view of manufacturing cost. Also, if more sulfur is present in the steel, it combines to form sulfides, especially with manganese, and reduces its beneficial impact on the steel of the present invention.
[0016] El nitrógeno está limitado a 0,007 % con el fin de evitar el envejecimiento del material y de minimizar la precipitación de nitruros durante la solidificación que son perjudiciales para las propiedades mecánicas del acero.[0016] Nitrogen is limited to 0.007% in order to avoid aging of the material and to minimize the precipitation of nitrides during solidification that are detrimental to the mechanical properties of the steel.
[0017] El cromo es un elemento opcional para la presente invención. El contenido de cromo que puede estar presente en el acero de la presente invención está entre 0,05 % y 1 %. El cromo es un elemento esencial que proporciona resistencia y endurecimiento al acero, pero cuando se usa por encima del 1 %, perjudica el acabado superficial del acero. Otros contenidos de cromo por debajo del 1 % engrosan el patrón de dispersión del carburo en las estructuras bainíticas, por lo que mantiene la densidad de los carburos en la bainita a un nivel bajo.[0017] Chromium is an optional element for the present invention. The chromium content that can be present in the steel of the present invention is between 0.05% and 1%. Chromium is an essential element that provides strength and hardening to steel, but when used in excess of 1%, it impairs the surface finish of the steel. Other chromium contents below 1% coarsen the dispersion pattern of carbide in bainite structures, thus keeping the density of carbides in bainite at a low level.
[0018] El molibdeno es un elemento opcional que constituye del 0,001 % al 0,5 % del acero de la presente invención; el molibdeno desempeña un papel eficaz en la determinación de la templabilidad y la dureza, retrasa la aparición de bainita y evita la precipitación de carburos en la bainita. Sin embargo, la adición de molibdeno aumenta excesivamente el coste de la adición de elementos de aleación, de modo que por razones económicas su contenido se limita al 0,5 %.[0018] Molybdenum is an optional element constituting 0.001% to 0.5% of the steel of the present invention; Molybdenum plays an effective role in determining hardenability and hardness, retards the appearance of bainite, and prevents precipitation of carbides in bainite. However, the addition of molybdenum excessively increases the cost of adding alloying elements, so for economic reasons its content is limited to 0.5%.
[0019] El niobio es un elemento opcional para la presente invención. El contenido de niobio puede estar presente en el acero de la presente invención entre 0,001 y 0,1 % y se añade en el acero de la presente invención para formar carbonitruros para impartir resistencia al acero de la presente invención mediante endurecimiento por precipitación. El niobio también afectará al tamaño de los componentes microestructurales a través de su precipitación como carbonitruros y al retrasar la recristalización durante el proceso de calentamiento. De este modo, se forma una microestructura más fina al final de la temperatura de mantenimiento y, como consecuencia, después de completar el recocido, lo que conducirá al endurecimiento del acero de la presente invención. Sin embargo, el contenido de niobio por encima del 0,1 % no es económicamente interesante ya que se observa un efecto de saturación de su influencia, esto significa que una cantidad adicional de niobio no produce ninguna mejora en la resistencia del producto.[0019] Niobium is an optional element for the present invention. Niobium content may be present in the steel of the present invention between 0.001 and 0.1% and is added in the steel of the present invention to form carbonitrides to impart strength to the steel of the present invention by precipitation hardening. Niobium will also affect the size of microstructural components through its precipitation. as carbonitrides and by delaying recrystallization during the heating process. Thus, a finer microstructure is formed at the end of the holding temperature and, as a consequence, after completion of the annealing, which will lead to the hardening of the steel of the present invention. However, the niobium content above 0.1% is not economically interesting since a saturation effect of its influence is observed, this means that an additional amount of niobium does not produce any improvement in the resistance of the product.
[0020] El titanio es un elemento opcional y se puede añadir al acero de la presente invención entre 0,001 % y 0,1 %. Al igual que el niobio, interviene en la formación de carbonitruros, por lo que desempeña un papel en el endurecimiento del acero de la presente invención. Adicionalmente, el titanio también forma nitruros de titanio que aparecen durante la solidificación del producto colado. La cantidad de titanio se limita a 0,1 % para evitar la formación de nitruros de titanio gruesos perjudiciales para la conformabilidad. En el caso de que el contenido de titanio esté por debajo de 0,001 %, no tiene ningún efecto sobre el acero de la presente invención.[0020] Titanium is an optional element and can be added to the steel of the present invention between 0.001% and 0.1%. Like niobium, it is involved in the formation of carbonitrides, therefore it plays a role in the hardening of the steel of the present invention. Additionally, titanium also forms titanium nitrides that appear during the solidification of the cast product. The amount of titanium is limited to 0.1% to avoid the formation of coarse titanium nitrides detrimental to formability. In case the titanium content is below 0.001%, it has no effect on the steel of the present invention.
[0021] El cobre se puede añadir como un elemento opcional en una cantidad de 0,01 % a 2 % para aumentar la resistencia del acero y para mejorar su resistencia a la corrosión. Se requiere un mínimo de 0,01 % de cobre para obtener tal efecto. Sin embargo, cuando su contenido es superior al 2 %, puede degradar los aspectos de la superficie.[0021] Copper can be added as an optional element in an amount of 0.01% to 2% to increase the strength of the steel and to improve its resistance to corrosion. A minimum of 0.01% copper is required to obtain this effect. However, when its content is more than 2%, it can degrade the surface aspects.
[0022] El níquel puede añadirse como un elemento opcional en una cantidad de 0,01 a 3 % para aumentar la resistencia del acero y para mejorar su tenacidad. Se requiere un mínimo de 0,01 % para producir tales efectos. Sin embargo, cuando su contenido es superior al 3 %, el níquel provoca un deterioro de la ductilidad.[0022] Nickel can be added as an optional element in an amount of 0.01 to 3% to increase the strength of the steel and to improve its toughness. A minimum of 0.01% is required to produce such effects. However, when its content is higher than 3%, nickel causes deterioration of ductility.
[0023] El contenido de calcio en el acero de la presente invención está entre 0,0001 % y 0,005 %. El calcio se añade al acero de la presente invención como un elemento opcional, especialmente durante el tratamiento de inclusión. El calcio contribuye a la refinación del acero al detener el contenido perjudicial de azufre en forma globular, retardando así los efectos nocivos del azufre.[0023] The calcium content in the steel of the present invention is between 0.0001% and 0.005%. Calcium is added to the steel of the present invention as an optional element, especially during the inclusion treatment. Calcium contributes to the refining of steel by stopping the harmful sulfur content in globular form, thus retarding the harmful effects of sulfur.
[0024] El vanadio es eficaz en la mejora de la resistencia del acero mediante la formación de carburos o carbonitruros y el límite superior es del 0,1 % debido a razones económicas. Otros elementos tales como cerio, boro, magnesio o circonio se pueden añadir individualmente o en combinación en las siguientes proporciones en peso: cerio ^ 0,1 %, boro ^ 0,003%, magnesio ^ 0,010% y circonio ^ 0,010%. Hasta los niveles máximos de contenido indicados, estos elementos permiten refinar el grano durante la solidificación. El resto de la composición del acero consiste en hierro e impurezas inevitables resultantes del procesamiento.[0024] Vanadium is effective in improving the strength of steel by forming carbides or carbonitrides and the upper limit is 0.1% due to economic reasons. Other elements such as cerium, boron, magnesium or zirconium can be added individually or in combination in the following proportions by weight: cerium ^ 0.1%, boron ^ 0.003%, magnesium ^ 0.010% and zirconium ^ 0.010%. Up to the maximum content levels indicated, these elements allow the grain to be refined during solidification. The rest of the steel composition consists of iron and unavoidable impurities resulting from processing.
[0025] La microestructura de la chapa de acero comprende:[0025] The microstructure of the steel sheet comprises:
La ferrita constituye del 60 % al 75 % de la microestructura por fracción de área para el acero de la presente invención. La ferrita constituye la fase primaria del acero como matriz. En la presente invención, la ferrita comprende acumulativamente ferrita poligonal y ferrita acicular. La ferrita imparte alta resistencia así como alargamiento al acero de la presente invención. Para asegurar un alargamiento del 31 % y preferentemente del 33 % o más, es necesario tener un 60 % de ferrita. La ferrita se forma durante el enfriamiento después del recocido en el acero de la presente invención. Pero siempre que el contenido de ferrita esté presente por encima del 75 % en el acero de la presente invención, no se logra la resistencia.Ferrite constitutes 60% to 75% of the microstructure per area fraction for the steel of the present invention. Ferrite constitutes the primary phase of steel as a matrix. In the present invention, the ferrite cumulatively comprises polygonal ferrite and acicular ferrite. The ferrite imparts high strength as well as elongation to the steel of the present invention. To ensure an elongation of 31% and preferably 33% or more, it is necessary to have 60% ferrite. Ferrite is formed during cooling after annealing in the steel of the present invention. But as long as the ferrite content is present above 75% in the steel of the present invention, the strength is not achieved.
[0026] La bainita constituye del 20 % al 30 % de la microestructura por fracción de área para el acero de la presente invención. En la presente invención, la bainita consiste de forma acumulativa en bainita en listones y bainita granular. Para asegurar una resistencia a la tracción de 620 MPa y preferentemente de 630 MPa o más, es necesario tener un 20 % de bainita. La bainita se forma durante la retención de sobreenvejecimiento.[0026] Bainite constitutes 20% to 30% of the microstructure per area fraction for the steel of the present invention. In the present invention, the bainite cumulatively consists of lath bainite and granular bainite. To ensure a tensile strength of 620 MPa and preferably 630 MPa or more, it is necessary to have 20% bainite. Bainite forms during overaging retention.
[0027] La austenita residual constituye del 10 % al 15 % por fracción de área del acero. Se sabe que la austenita residual tiene una mayor solubilidad de carbono que la bainita y, por ello, actúa como una trampa de carbono efectiva, retardando, por lo tanto, la formación de carburos en la bainita. El porcentaje de carbono dentro de la austenita residual de la presente invención es preferentemente superior al 0,9 % y preferentemente inferior al 1,1 %. La austenita residual del acero según la invención imparte una ductilidad mejorada.[0027] Residual austenite constitutes 10 to 15% by area fraction of the steel. Residual austenite is known to have a higher carbon solubility than bainite and therefore acts as an effective carbon trap, thereby retarding the formation of carbides in bainite. The percentage of carbon within the residual austenite of the present invention is preferably greater than 0.9% and preferably less than 1.1%. The residual austenite of the steel according to the invention imparts improved ductility.
[0028] La martensita es un constituyente opcional y puede estar presente entre 0 % y 5 % de la microestructura por fracción de área y encontrarse en trazas. La martensita para la presente invención incluye tanto martensita fresca como martensita revenida. La presente invención forma martensita debido al enfriamiento después del recocido y se reviene durante la retención de sobreenvejecimiento. La martensita fresca también se forma durante el enfriamiento después del revestimiento de la chapa de acero laminada en frío. La martensita confiere ductilidad y resistencia al acero de la presente invención cuando está por debajo del 5 %. Cuando la martensita excede del 5 %, proporciona un exceso de resistencia pero disminuye el alargamiento más allá del límite aceptable. El límite preferible para la martensita está entre 0 % y 3 %.[0028] Martensite is an optional constituent and can be present between 0% and 5% of the microstructure by area fraction and be found in trace amounts. The martensite for the present invention includes both fresh martensite and tempered martensite. The present invention forms martensite due to cooling after annealing and tempers during overage retention. Fresh martensite is also formed during cooling after cold rolled steel sheet coating. The martensite imparts ductility and strength to the steel of the present invention when it is below 5%. When the martensite exceeds 5%, it provides excess strength but decreases the elongation beyond the acceptable limit. The preferable limit for martensite is between 0% and 3%.
[0029] Una cantidad total de ferrita y austenita residual debe estar siempre entre el 70 % y el 80 % para tener un alargamiento total del 31 % y se requiere un mínimo del 70 % para asegurar un alargamiento total por encima del 31 % mientras tenga una resistencia a la tracción de 600 MPa. La ferrita y la austenita residual son fases blandas en comparación con la martensita y la bainita, por lo tanto, imparten alargamiento y ductilidad, pero siempre que la presencia acumulada sea superior al 80 %, la resistencia disminuirá más allá de los límites aceptables.[0029] A total amount of residual ferrite and austenite must always be between 70% and 80% to have a total elongation of 31% and a minimum of 70% is required to ensure a total elongation above the 31 % as long as it has a tensile strength of 600 MPa. Ferrite and residual austenite are soft phases compared to martensite and bainite, therefore they impart elongation and ductility, but as long as the cumulative presence is greater than 80%, the strength will drop beyond acceptable limits.
[0030] Además de la microestructura mencionada anteriormente, la microestructura de la chapa de acero laminada en frío y tratada térmicamente está libre de componentes microestructurales, tales como perlita y cementita sin perjudicar las propiedades mecánicas de las chapas de acero.[0030] In addition to the microstructure mentioned above, the microstructure of the cold-rolled and heat-treated steel sheet is free of microstructural components, such as perlite and cementite without impairing the mechanical properties of the steel sheets.
[0031] Una chapa de acero según la invención se puede producir mediante cualquier procedimiento adecuado. Un procedimiento preferido consiste en proporcionar una colada semiacabada de acero con una composición química según la invención. La colada se puede realizar en lingotes o continuamente en forma de planchones delgados o tiras delgadas, es decir, con un espesor que varía de aproximadamente 220 mm para planchones hasta varias decenas de milímetros para la tira delgada.[0031] A steel sheet according to the invention can be produced by any suitable process. A preferred process is to provide a semi-finished casting of steel with a chemical composition according to the invention. Casting can be done in ingots or continuously in the form of thin slabs or thin strips, ie with a thickness ranging from about 220 mm for slabs to several tens of millimeters for thin strip.
[0032] Por ejemplo, un planchón que tiene la composición química descrita anteriormente se fabrica mediante colada continua donde el planchón se sometió opcionalmente a la reducción suave directa durante el proceso de colada continua para evitar la segregación central y para asegurar una relación de carbono local a carbono nominal mantenida por debajo de 1,10. El planchón proporcionado por el proceso de colada continua se puede usar directamente a alta temperatura después de la colada continua o se puede enfriar primero a temperatura ambiente y a continuación recalentarse para laminación en caliente.[0032] For example, a slab having the chemical composition described above is manufactured by continuous casting where the slab was optionally subjected to direct mild reduction during the continuous casting process to avoid central segregation and to ensure a local carbon ratio. a nominal carbon maintained below 1.10. The slab provided by the continuous casting process can be used directly at high temperature after continuous casting or it can be first cooled to room temperature and then reheated for hot rolling.
[0033] La temperatura del planchón, que se somete a laminación en caliente, es de al menos 1150 °C y debe estar por debajo de 1280 °C. En caso de que la temperatura del planchón sea inferior a 1150 °C, se impone una carga excesiva en un tren de laminación. Por lo tanto, la temperatura del planchón es preferentemente lo suficientemente alta como para que la laminación en caliente pueda completarse en el intervalo de temperatura de Ac1 50 °C a Ac1+250 °C y preferentemente entre Ac1+50 °C y Ac1+200 °C mientras que siempre mantenga la temperatura de laminación final por encima de Ac1+50 °C. Se debe evitar el recalentamiento a temperaturas superiores a 1280 °C ya que es industrialmente costoso.[0033] The temperature of the slab, which is subjected to hot rolling, is at least 1150 °C and must be below 1280 °C. In case the slab temperature is less than 1150 °C, excessive load is imposed on a rolling mill. Therefore, the slab temperature is preferably high enough that hot rolling can be completed in the temperature range from Ac1 50 °C to Ac1+250 °C and preferably between Ac1+50 °C and Ac1+200 °C while always keeping the final lamination temperature above Ac1+50 °C. Overheating to temperatures above 1280 °C should be avoided as it is industrially expensive.
[0034] Se prefiere que un intervalo de temperatura de laminación final entre Ac1 50 °C y Ac1+250 °C tenga una estructura que sea favorable para la recristalización y la laminación. Es necesario que la última pasada de laminación que se realice a una temperatura superior a Ac1 50 °C, puesto que por debajo de esta temperatura la chapa de acero presenta una caída significativa en la capacidad de laminación. La chapa obtenida de esta manera se enfría a continuación a una velocidad de enfriamiento por encima de 30 °C/s hasta la temperatura de bobinado que debe estar por debajo de 625 °C. Preferentemente, la velocidad de enfriamiento será inferior o igual a 200 °C/s.[0034] It is preferred that a final rolling temperature range between Ac1 50 °C and Ac1+250 °C has a structure that is favorable for recrystallization and rolling. It is necessary that the last rolling pass be carried out at a temperature higher than Ac1 50 °C, since below this temperature the steel sheet shows a significant drop in rolling capacity. The sheet thus obtained is then cooled at a cooling rate above 30 °C/s to the winding temperature which should be below 625 °C. Preferably, the cooling rate will be less than or equal to 200 °C/s.
[0035] A continuación, la chapa de acero laminada en caliente es bobinada a una temperatura de bobinado inferior a 625 °C para evitar la ovalización y preferentemente inferior a 600 °C para evitar la formación de cascarillas. El intervalo preferido para tal temperatura de bobinado está entre 350 °C y 600 °C. La chapa de acero laminada en caliente bobinada puede enfriarse a temperatura ambiente antes de someterla a un recocido en banda caliente opcional.[0035] Next, the hot-rolled steel sheet is coiled at a coiling temperature of less than 625°C to avoid out-of-roundness and preferably less than 600°C to avoid scaling. The preferred range for such a winding temperature is between 350°C and 600°C. Coiled hot rolled steel sheet can be cooled to room temperature before subjecting it to optional hot strip annealing.
[0036] La chapa de acero laminada en caliente puede someterse a una etapa opcional de eliminación de cascarillas para eliminar la cascarilla formada durante el laminado en caliente antes del recocido en banda caliente opcional . A continuación, la chapa laminada en caliente puede someterse a un recocido en banda caliente opcional a temperaturas entre 400 °C y 750 °C durante al menos 12 horas y no más de 96 horas, permaneciendo la temperatura por debajo de 750 °C para evitar transformar parcialmente la microestructura laminada en caliente y, por lo tanto, perder la homogeneidad de la microestructura. Posteriormente, una etapa opcional de eliminación de cascarillas de esta chapa de acero laminada en caliente puede realizarse, por ejemplo, a través del decapado de dicha chapa. Esta chapa de acero laminada en caliente se somete a una laminación en frío para obtener una chapa de acero laminada en frío con una reducción de espesor entre el 35 y el 90 %. A continuación, la chapa de acero laminada en frío obtenida a partir del proceso de laminado en frío se somete a recocido para impartir al acero de la presente invención la microestructura y las propiedades mecánicas.[0036] Hot rolled steel sheet may be subjected to an optional descaling step to remove scale formed during hot rolling prior to optional "hot strip annealing". The hot rolled sheet can then undergo optional hot band annealing at temperatures between 400°C and 750°C for at least 12 hours and not more than 96 hours, with the temperature remaining below 750°C to avoid partially transform the hot rolled microstructure and therefore lose the homogeneity of the microstructure. Subsequently, an optional step for removing scale from this hot-rolled steel sheet can be carried out, for example, by pickling said sheet. This hot rolled steel sheet is subjected to cold rolling to obtain a cold rolled steel sheet with a thickness reduction between 35 and 90%. Next, the cold rolled steel sheet obtained from the cold rolling process is subjected to annealing to impart the microstructure and mechanical properties to the steel of the present invention.
[0037] En el recocido, la chapa de acero laminada en frío sometida a dos etapas de calentamiento para alcanzar la temperatura de homogeneización entre Ac1+30 °C y Ac3, donde Ac1 y Ac3 para el presente acero se calcula usando la siguiente fórmula:[0037] In annealing, cold rolled steel sheet subjected to two heating stages to reach the homogenization temperature between Ac1+30 °C and Ac3, where Ac1 and Ac3 for the present steel is calculated using the following formula:
Ac1 =723- 10,7[Mn] - 16[Ní] 29,1 [Sí] 16,9[Cr] 6,38[W] 290[As] Ac3 = 910 - 203[C]A(1/2) - 15,2[Ni] 44,7[Si] 104[V] 31,5[Mo] 13,1 [W] -30[Mn] -11 [Cr] - 20[Cu] 700[P] 400[AI] 120[As] 400[Ti] Ac1 =723- 10.7[Mn] - 16[Ní] 29.1 [Sí] 16.9[Cr] 6.38[W] 290[As] Ac3 = 910 - 203[C]A(1/2 ) - 15.2[Ni] 44.7[Si] 104[V] 31.5[Mo] 13.1[W] -30[Mn] -11[Cr] - 20[Cu] 700[P] 400 [AI] 120[As] 400[Ti]
Donde el contenido de los elementos se expresa en porcentaje en peso.Where the content of the elements is expressed in percentage by weight.
[0038] En la etapa, una chapa de acero laminada en frío se calienta a una velocidad de calentamiento entre 10 °C/s y 40 °C/s a un intervalo de temperatura entre 550 °C y 650 °C. Posteriormente, en la segunda etapa posterior de calentamiento, la chapa de acero laminada en frío se calienta a una velocidad de calentamiento entre 1 °C/s y 5 °C/s hasta la temperatura de homogeneización del recocido.[0038] In the step, a cold-rolled steel sheet is heated at a heating rate between 10 °C/s and 40 °C/s at a temperature range between 550 °C and 650 °C. Subsequently, in the second subsequent heating stage, the cold rolled steel sheet is heated at a heating rate between 1 °C/s and 5 °C/s to the annealing homogenization temperature.
[0039] A continuación, la chapa de acero laminada en frío se mantiene preferentemente a la temperatura de homogeneización durante 10 a 500 segundos para asegurar al menos el 30 % de transformación a microestructura de austenita de la estructura inicial fuertemente endurecida por acritud. A continuación, la chapa de acero laminada en frío se enfría en dos etapas de enfriamiento hasta una temperatura de retención de sobreenvejecimiento. En la primera etapa de enfriamiento, la chapa de acero laminada en frío se enfría a una velocidad de enfriamiento inferior a 5 °C/s y preferentemente inferior a 3 °C/s hasta un intervalo de temperatura entre 600 °C y 720 °C y preferentemente entre 625 °C y 720 °C. Durante esta primera etapa de enfriamiento, se forma una matriz de ferrita de la presente invención. Posteriormente, en una segunda etapa de enfriamiento posterior, la chapa de acero laminada en frío se enfría a un intervalo de temperatura de sobreenvejecimiento entre 250 °C y 470 °C a una velocidad de enfriamiento entre 10 °C/s y 100 °C/s. A continuación, la chapa de acero laminada en frío se mantiene en el intervalo de temperatura de sobreenvejecimiento durante 5 a 500 segundos. A continuación, la chapa de acero laminada en frío se lleva a la temperatura de un intervalo de temperatura del baño de revestimiento de 400 °C y 480 °C para facilitar el revestimiento de la chapa de acero laminada en frío. A continuación, la chapa de acero laminada en frío se reviste mediante cualquiera de los procesos industriales conocidos tales como electrogalvanización, JVD, PVD, inmersión en caliente (GI), etc.[0039] The cold-rolled steel sheet is then preferably held at the homogenization temperature for 10 to 500 seconds to ensure at least 30% transformation to austenite microstructure of the highly work-hardened initial structure. The cold-rolled steel sheet is then cooled in two cooling stages to an overaging holding temperature. In the first cooling stage, the cold rolled steel sheet is cooled at a cooling rate of less than 5 °C/s and preferably less than 3 °C/s to a temperature range between 600 °C and 720 °C and preferably between 625 °C and 720 °C. During this first stage of cooling, a ferrite matrix of the present invention is formed. Subsequently, in a second post-cooling stage, the cold rolled steel sheet is cooled to an overaging temperature range between 250 °C and 470 °C at a cooling rate between 10 °C/s and 100 °C/s. . The cold rolled steel sheet is then held in the overaging temperature range for 5 to 500 seconds. Next, the cold rolled steel sheet is brought to the temperature of a coating bath temperature range of 400 °C and 480 °C to facilitate coating of the cold rolled steel sheet. The cold rolled steel sheet is then coated by any of the well-known industrial processes such as electro-galvanizing, JVD, PVD, hot dip (GI), etc.
EJEMPLOSEXAMPLES
[0040] Las siguientes pruebas, ejemplos, ejemplificación figurativa y tablas que se presentan en esta solicitud no son de naturaleza restrictiva y deben considerarse solo con fines ilustrativos, y mostrarán las características ventajosas de la presente invención.[0040] The following tests, examples, figurative exemplification and tables presented in this application are not restrictive in nature and should be considered for illustrative purposes only, and will show the advantageous features of the present invention.
[0041] Las chapas de acero hechas de aceros con diferentes composiciones se recogen en la Tabla 1, donde las chapas de acero se producen de acuerdo con los parámetros del proceso como se estipula en la Tabla 2, respectivamente. Posteriormente, la Tabla 3 recoge las microestructuras de las chapas de acero obtenidas durante los ensayos y la tabla 4 recoge el resultado de las evaluaciones de las propiedades obtenidas.[0041] The steel sheets made of steels with different compositions are collected in Table 1, where the steel sheets are produced according to the process parameters as stipulated in Table 2, respectively. Subsequently, Table 3 lists the microstructures of the steel sheets obtained during the tests and Table 4 lists the results of the evaluations of the properties obtained.
Tabla 1 Table 1
Tabla 2Table 2
[0042] La Tabla 2 recoge los parámetros del proceso de recocido implementados en los aceros de la Tabla 1. Las composiciones de acero A y B sirven para la fabricación de chapas según la invención. Esta tabla también especifica los aceros de referencia que se designan en la tabla como C y D. La Tabla 2 también muestra la tabulación de Ac1 y Ac3. Estos Ac1 y Ac3 se definen para los aceros de la invención y los aceros de referencia de la siguiente manera:[0042] Table 2 lists the parameters of the annealing process implemented in the steels of Table 1. The steel compositions A and B are used for the manufacture of sheets according to the invention. This table also specifies the reference steels that are designated in the table as C and D. Table 2 also shows the tabulation of Ac1 and Ac3. These Ac1 and Ac3 are defined for the steels of the invention and the reference steels as follows:
Ac1 =723 - 10,7[Mn] - 16[Ni] 29,1 [Si] 16,9[Cr] 6,38[W] 290[As] Ac3 = 910 - 203[C]A(1/2) - 15,2[Ni] 44,7[Si] 104[V] 31,5[Mo] 13,1 [W] -30[Mn] -11 [Cr] - 20[Cu] 700[P] 400[AI] 120[As] 400[Ti]Ac1 =723 - 10.7[Mn] - 16[Ni] 29.1 [Si] 16.9[Cr] 6.38[W] 290[As] Ac3 = 910 - 203[C]A(1/2 ) - 15.2[Ni] 44.7[Si] 104[V] 31.5[Mo] 13.1[W] -30[Mn] -11[Cr] - 20[Cu] 700[P] 400 [AI] 120[As] 400[Ti]
Donde el contenido de los elementos se expresa en porcentaje en peso.Where the content of the elements is expressed in percentage by weight.
[0043] Todas las chapas se enfriaron a una velocidad de enfriamiento de 34 °C/s después de la laminación en caliente y finalmente se llevaron a una temperatura de 460 °C antes del revestimiento. Todas las chapas tienen una reducción de laminado en frío del 65 %.[0043] All sheets were cooled at a cooling rate of 34 °C/s after rolling in hot and finally brought to a temperature of 460 °C before coating. All plates have a 65% cold rolling reduction.
[0044] La tabla 2 es la siguiente: [0044] Table 2 is as follows:
Tabla 3Table 3
[0045] La Tabla 3 ejemplifica los resultados de las pruebas realizadas de acuerdo con las normas en diferentes microscopios tales como microscopio electrónico de barrido para determinar las microestructuras tanto de los aceros de la invención como los de referencia.[0045] Table 3 exemplifies the results of the tests carried out in accordance with the standards in different microscopes such as a scanning electron microscope to determine the microstructures of both the steels of the invention and those of reference.
[0046] Los resultados se estipulan en esta solicitud:[0046] The results are stipulated in this request:
Tabla 4Table 4
[0047] La Tabla 4 ejemplifica las propiedades mecánicas tanto de los aceros de la invención como de los de referencia. Con el fin de determinar la resistencia a la tracción, el límite elástico y el alargamiento total, se llevan a cabo pruebas de tracción de acuerdo con las normas JIS Z2241.[0047] Table 4 exemplifies the mechanical properties of both the steels of the invention and those of reference. In order to determine the tensile strength, yield strength and total elongation, tensile tests are carried out in accordance with JIS Z2241 standards.
[0048] Se recogen los resultados de las diversas pruebas mecánicas realizadas de acuerdo con las normas Tabla 4[0048] The results of the various mechanical tests carried out in accordance with the Table 4 standards are collected
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