ES2969975T3 - Chapa de acero templada y revestida de excelente conformabilidad y procedimiento de fabricación de la misma - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a una lámina de acero templado y revestido que tiene una composición que comprende los siguientes elementos, expresados en porcentaje en peso: 0,17 % <= carbono <= 0,25 %, 1,8 % <= manganeso <= 2,3 %, 0,5 % <= silicio <= 2,0 %, 0,03 % <= aluminio <= 1,2 %, azufre <= 0,03 %, fósforo <= 0,03 % y puede contener uno o más de los siguientes elementos opcionales: cromo <= 0,4 %, molibdeno <= 0,3 %, niobio <= 0,04 %, titanio <= 0,1 % y el resto está compuesto de hierro e impurezas inevitables provocadas por el procesamiento, comprendiendo la microestructura de dicha chapa de acero, en fracción de área, de un 3 a un 20% de austenita residual, al menos un 15% de ferrita, de un 40 a un 85% de bainita templada y un mínimo de un 5% de martensita templada, en el que las cantidades acumuladas de martensita revenida y austenita residual están entre el 10 y el 30%. También se trata de un método de fabricación con utilización del mismo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Chapa de acero templada y revestida de excelente conformabilidad y procedimiento de fabricación de la misma [0001] La presente invención se refiere a una chapa de acero templada y revestida con excelentes propiedades mecánicas adecuada para su uso en la fabricación de vehículos.
[0002] Se realizan intensos esfuerzos de investigación y desarrollo para reducir la cantidad de material utilizado en un automóvil aumentando 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.
Por ello, se han desarrollado muchos aceros de alta resistencia con una excelente conformabilidad, como los aceros TRIP. Recientemente, se han puesto en marcha grandes esfuerzos para desarrollar aceros TRIP con propiedades como alta resistencia y alta conformabilidad, ya que el acero TRIP es un buen compromiso entre resistencia mecánica y conformabilidad debido a su compleja estructura que incluye ferrita, que es un componente dúctil, componentes más duros como islas de martensita y austenita (MA), la mayoría de las cuales consiste en austenita residual, y finalmente la matriz de ferrita bainítica que tiene una resistencia mecánica y ductilidad intermedias entre la ferrita y las islas de MA.
[0003] Los aceros TRIP tienen una capacidad de consolidación muy elevada, lo que hace posible una buena distribución de las deformaciones en caso de colisión o incluso durante el conformado de la pieza de automóvil. Así pues, es posible fabricar piezas tan complejas como las de los aceros convencionales, pero con propiedades mecánicas mejoradas, lo que, a su vez, permite reducir el espesor de las piezas para cumplir idénticas especificaciones funcionales en términos de rendimiento mecánico. Estos aceros son, por tanto, una respuesta eficaz a los requisitos de reducción de peso y aumento de la seguridad en los vehículos. En el campo de la chapa de acero laminada en caliente o en frío, este tipo de acero tiene aplicaciones, entre otras cosas, para piezas estructurales y de seguridad de vehículos de automoción.
[0004] Estas propiedades están asociadas a la estructura de dichos aceros, que consiste en una etapa matriz que puede comprender ferrita, bainita o martensita solas o combinadas entre sí, al tiempo que pueden estar presentes otros constituyentes microestructurales como la austenita residual. La austenita residual se estabiliza mediante la adición de silicio o aluminio, elementos que retardan la precipitación de carburos. La presencia de austenita residual confiere una gran ductilidad a la chapa de acero antes de darle forma de pieza. Bajo el efecto de una deformación posterior, por ejemplo, cuando se somete a tensión uniaxial, la austenita residual de una chapa de acero TRIP se transforma progresivamente en martensita, lo que provoca un endurecimiento sustancial y retrasa la aparición de estricciones(necking).
[0005] Para conseguir una resistencia a la tracción superior a 800 o 1000 MPa, se han desarrollado aceros multifásicos con una estructura predominantemente bainítica. En la industria de automóviles o en la industria en general, estos aceros se utilizan ventajosamente para piezas estructurales como travesaños de parachoques, pilares, refuerzos diversos y piezas de desgaste resistentes a la abrasión. Sin embargo, la conformabilidad de estas piezas requiere, simultáneamente, un nivel suficiente de alargamiento total, superior al 10 %. El documento WO2016/001702 divulga una chapa de acero revestida en la que la composición química del acero contiene en peso %: 0,15 % < C < 0,25 %, 1,2 % < Si < 1,8 %, 2 % < Mn < 2,4 %, 0,10 % < Cr < 0,25 %, AI < 0.5 %, siendo el resto Fe e impurezas inevitables, en la que la estructura consiste en 3 % a 15 % de austenita residual y 85 % a 97 % de martensita y bainita, siendo la estructura sin ferrita, y en la que al menos una cara de la chapa comprende un revestimiento metálico.
[0006] Todas estas chapas de acero presentan un equilibrio relativamente bueno entre resistencia y ductilidad, pero es necesario mejorar el límite elástico y la expansión de los orificios con respecto a los aceros que se fabrican actualmente, en particular en el caso de las chapas de acero revestidas.
[0007] El objetivo de la presente invención es solucionar estos problemas poniendo a disposición chapas de acero que tengan simultáneamente:
- una resistencia máxima a la tracción superior o igual a 900 MPa y preferentemente superior a 1000 MPa,
- una elongación total superior o igual al 17 %
- una relación de expansión de orificios igual o superior al 18 %.
[0008] Preferiblemente, dicho acero puede tener también una buena aptitud para el conformado, en particular para el laminado, y una buena soldabilidad.
[0009] 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.
[0010] Este objeto se logra proporcionando una chapa de acero según la reivindicación 1. La chapa de acero también puede comprender las características de las reivindicaciones 2 a 8. Otro objeto se logra proporcionando el procedimiento según las reivindicaciones 9 a 10. Otro aspecto se logra proporcionando piezas o vehículos según las reivindicaciones 11 a 13.
[0011] Otras características y ventajas de la invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de la invención.
[0012] El carbono está presente en el acero según la invención en un contenido de 0,17 % a 0,25 %. El carbono es un elemento gamma-formador y favorece la estabilización de la austenita. Además, puede participar en la formación de precipitados que endurecen la ferrita. Preferentemente, el contenido de carbono es como mínimo del 0,18 % para conseguir el efecto TRIP por austenita retenida y como máximo del 0,25 % para no perjudicar la soldabilidad. El contenido de carbono se sitúa ventajosamente entre el 0,18 y el 0,23 % inclusive para optimizar tanto las propiedades de alta resistencia como las de elongación.
[0013] El manganeso está presente en el acero según la invención en un contenido del 1,8 % al 2,3 %. El manganeso es un elemento que proporciona endurecimiento por solución sólida sustitutiva en la ferrita. Es necesario un contenido mínimo del 1,8 % en peso para obtener la resistencia a la tracción deseada. Sin embargo, por encima del 2,3 % de manganeso se retrasa la formación de bainita y se potencia aún más la formación de austenita con menor porcentaje de carbono, que en una etapa posterior se transforma en martensita, lo que es perjudicial para las propiedades mecánicas del acero.
[0014] El silicio está presente en el acero según la invención en un contenido del 0,5 % al 2,0 %. El silicio desempeña un papel importante en la formación de la microestructura al ralentizar la precipitación de carburos, lo que permite concentrar el carbono en la austenita residual para su estabilización. El silicio desempeña un papel eficaz combinado con el del aluminio, cuyos mejores resultados, con respecto a las propiedades especificadas, se obtienen en niveles de contenido superiores al 0,5 %. El contenido de silicio debe limitarse al 2,0 % en peso para mejorar la capacidad de recubrimiento por inmersión en caliente. El contenido de silicio será preferentemente de 0,6 a 1,8 %, ya que por encima de 1,8 %, el silicio en combinación con el manganeso puede formar martensita quebradiza en lugar de bainita. Un contenido inferior o igual al 1,8 % proporciona simultáneamente una muy buena aptitud para la soldadura, así como una buena capacidad de recubrimiento.
[0015] El aluminio está presente en el acero según la invención en un contenido de 0,03 % a 1,2 % y preferentemente de 0,03 % a 0,6 %. El aluminio desempeña un papel importante en la invención al retardar en gran medida la precipitación de carburos; su efecto se combina con el del silicio, para retardar suficientemente la precipitación de carburos y estabilizar la austenita residual. Este efecto se obtiene cuando el contenido de aluminio es superior al 0,03 % e inferior al 1,2 %. El contenido de aluminio será preferiblemente inferior o igual al 0,6 %. También se suele pensar que los altos niveles de aluminio aumentan la erosión de los materiales refractarios y el riesgo de obstrucción de las boquillas durante la fundición del acero antes de la laminación. En cantidades excesivas, el aluminio reduce la ductilidad en caliente y aumenta el riesgo de aparición de defectos durante la colada continua. Sin un control cuidadoso de las condiciones de colada, los defectos de microsegregación y macrosegregación acaban provocando una segregación central en la chapa de acero recocida. Esta banda central será más dura que la matriz que la rodea y afectará negativamente a la conformabilidad del material.
[0016] El azufre también es un elemento residual, cuyo contenido debe mantenerse lo más bajo posible. De ahí que el contenido de azufre se limite al 0,03 % en la presente invención. Un contenido de azufre del 0,03 % o superior reduce la ductilidad debido a la presencia excesiva de sulfuros como el MnS (sulfuros de manganeso), que reducen la trabajabilidad del acero, y es también una fuente de iniciación de grietas.
[0017] El fósforo puede estar presente en un contenido de hasta 0,03 %, El fósforo es un elemento que se endurece en solución sólida, pero reduce significativamente la idoneidad para la soldadura por puntos y la ductilidad en caliente, en particular debido a su tendencia a la segregación de los límites de grano o su tendencia a segregarse con el manganeso. Por estas razones, su contenido debe limitarse al 0,03 % para obtener una buena aptitud para la soldadura por puntos y una buena ductilidad en caliente. También es un elemento residual, cuyo contenido debe limitarse.
[0018] El cromo está presente en el acero según la invención en un contenido de hasta el 0,4 % y preferentemente entre el 0,05 % y el 0,4 %. El cromo, como el manganeso, aumenta la templabilidad al favorecer la formación de martensita. Este elemento en un contenido superior al 0,05 % es útil para alcanzar la resistencia mínima a la tracción. Cuando es superior al 0,4 %, la formación de bainita se retrasa tanto que la austenita no está suficientemente enriquecida en carbono. En efecto, esta austenita se transformaría más o menos totalmente en martensita durante el enfriamiento a temperatura ambiente, y el alargamiento total sería demasiado bajo.
[0019] El molibdeno es un elemento opcional y puede añadirse hasta un 0,3 % al acero según la invención. El molibdeno desempeña un papel eficaz en el fraguado de la templabilidad y la dureza, retrasa la aparición de la 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 0,3 %.
[0020] El niobio podría añadirse al acero en un contenido de hasta el 0,04 %. Es un elemento adecuado para formar carbonitruros para impartir resistencia al acero según la invención por endurecimiento por precipitación. Debido a que el niobio retrasa la recristalización durante el calentamiento, la microestructura formada al final del recocido es más fina, lo que conduce al endurecimiento del producto. Pero, cuando el contenido de niobio es superior al 0,04 %, la cantidad de carbonitruros es demasiado grande, lo que podría reducir la ductilidad del acero.
[0021] El titanio es un elemento opcional que se puede añadir al acero de la presente invención en un contenido de hasta el 0,1% y preferiblemente entre el 0,005% y el 0,1%. Al igual que el niobio, participa en los nitruros de carbono, por lo que desempeña un papel en el endurecimiento. Pero también interviene para formar TiN que aparece durante la solidificación del producto fundido. La cantidad de Ti está tan limitada al 0,1 % para evitar TiN grueso perjudicial para la expansión de agujeros. En el caso de que el contenido de titanio esté por debajo de 0,005 %, no tiene ningún efecto sobre el acero de la presente invención.
[0022] El acero según la invención presenta una microestructura que comprende, en fracción de área, de un 3 a un 20 % de austenita residual, al menos un 15 % de ferrita, de un 40 a un 85 % de bainita y un mínimo de un 5 % de martensita templada, donde las cantidades acumuladas de martensita revenida y la austenita residual está entre el 10 y el 30 %.
[0023] El constituyente de ferrita confiere al acero según la invención una elongación mejorada. Para garantizar que se alcanza un alargamiento total al nivel requerido, la ferrita está presente con un nivel mínimo del 15 % por fracción de área para tener 900MPa de resistencia a la tracción o más, con al menos un 17 % de alargamiento total y una relación de expansión de agujeros del 18 % o más. La ferrita se forma durante el procedimiento de recocido en las etapas de calentamiento y mantenimiento o durante el enfriamiento posterior al recocido. Dicha ferrita puede endurecerse mediante la introducción de uno o más elementos en solución sólida. El silicio y/o el manganeso suelen añadirse a estos aceros o introduciendo elementos formadores de precipitados como el titanio, el niobio y el vanadio. Este endurecimiento suele producirse durante el recocido de la chapa de acero laminada en frío y, por tanto, es efectivo antes de la etapa de tiemple, pero no perjudica la procesabilidad.
[0024] La martensita templada está presente en un nivel mínimo del 5 % por fracción de área y preferiblemente del 10 %, en el acero según la invención. La martensita se forma durante el enfriamiento tras la inmersión a partir de la austenita inestable formada durante el recocido y también durante el enfriamiento final tras el procedimiento de mantenimiento de la transformación en bainita. Dicha martensita se templa durante la última etapa del temple. Uno de los efectos de este temple es reducir el contenido de carbono de la martensita, que es por tanto menos dura y menos quebradiza. La martensita templada se compone de finos listones alargados en una dirección dentro de cada grano emitido a partir de un grano primario de austenita, en el que se precipitan finas barritas de carburos de hierro de 50 a 200 nm de longitud entre los listones siguiendo la dirección <111>. Este temple de la martensita permite también aumentar el límite elástico gracias a la disminución de la brecha de dureza entre las etapas martensita y de ferrita o bainita.
[0025] La bainita templada está presente en el acero según la invención e imparte resistencia a dicho acero. La bainita templada está presente en el acero entre un 40 y un 85 % por fracción de área. La bainita se forma durante el mantenimiento a la temperatura de transformación de bainita tras el recocido. Dicha bainita puede incluir bainita granular, bainita superior y bainita inferior. Esta bainita se templa durante la etapa final de temple para producir bainita templada.
[0026] La austenita residual es un constituyente esencial para garantizar el efecto TRIP y aportar ductilidad. Puede estar contenida sola o en forma de islas de martensita y austenita (islas de MA). La austenita residual de la presente invención está presente en una cantidad del 3 al 20 % en fracción de área y preferentemente tiene un porcentaje de carbono del 0,9 al 1,1 %. La austenita residual rica en carbono contribuye a la formación de bainita y también retarda la formación de carburo en la bainita. Por lo tanto su contenido debe ser preferentemente suficientemente alto para que el acero de la invención sea suficientemente dúctil con un alargamiento total preferentemente superior al 17 % y su contenido no debe ser excesivo del 20 % porque generaría una disminución del valor de las propiedades mecánicas.
[0027] La austenita residual se mide por un procedimiento magnético llamado sigmametría, que consiste en la medición del momento magnético del acero antes y después de un tratamiento térmico que desestabiliza la austenita que es paramagnética al contrario de las otras etapas que son ferromagnéticas.
[0028] Además de la proporción individual de cada elemento de la microestructura, las cantidades acumuladas de martensita templada y austenita residual tienen que estar entre el 10 y el 30 % en fracción de área, preferentemente entre el 10 y el 25 % y más igual o por encima del 15 %, en particular cuando la cantidad de martensita templada es superior al 10 %. Esto garantiza que se llegará a las propiedades diana.
[0029] La lámina de acero según la invención se puede producir mediante cualquier procedimiento de fabricación adecuado y el experto en la materia puede definir uno. Sin embargo, se prefiere usar el procedimiento según la invención, el cual comprende las etapas siguientes:
- proporcionar una composición de acero según la invención;
- recalentar dicho producto semiacabado a una temperatura superior a Ac3;
- laminar dicho producto semiacabado en el intervalo austenítico donde la temperatura de acabado de laminación en caliente estará entre 750 °C y 1050 °C para obtener una chapa de acero laminada en caliente;
- enfriar la chapa a una velocidad de enfriamiento de 20 a 150 °C/s hasta una temperatura de bobinado que está por debajo de 600 °C; y bobinar dicha chapa laminada en caliente;
- enfriar la dicha chapa laminada en caliente a temperatura ambiente;
- realizar opcionalmente un procedimiento de eliminación de incrustaciones en dicha chapa de acero laminada en caliente;
- el recocido se realiza en una chapa de acero laminada en caliente a una temperatura entre 400 °C y 750 °C;
- opcionalmente realizar un procedimiento de eliminación de incrustaciones en dicha chapa de acero recocido laminada en caliente;
- laminar en frío dicha chapa de acero recocido laminada en caliente con una tasa de reducción entre 30 y 80 % para obtener una chapa de acero laminada en frío;
- a continuación, calentar dicha chapa de acero laminada en frío a una velocidad comprendida entre 1 y 20 °C/s hasta una temperatura de inmersión comprendida entre Ae1 y Ae3, donde se mantiene durante menos de 600 segundos; - a continuación, enfriar la lámina a una velocidad superior a 5 °C/s hasta una temperatura superior a Ms e inferior a 475 °C, donde se mantiene durante 20 a 400 s;
- a continuación, enfriar la chapa de acero a una velocidad de enfriamiento no superior a 200 °C/s hasta alcanzar la temperatura ambiente;
- a continuación, recalentar la chapa de acero recocida a una velocidad comprendida entre 1 °C/s y 20 °C/s hasta una temperatura de inmersión comprendida entre 440 °C y 600 °C, en la que se mantiene durante menos de 100s y, a continuación, sumergir en caliente la chapa de acero en un baño de cinc o de revestimiento de aleación de cinc para templarla y revestirla,
- enfriar la chapa de acero templada y revestida hasta la temperatura ambiente a una velocidad de enfriamiento comprendida entre 1 °C/s y 20 °C/s.
[0030] En particular, los presentes inventores han descubierto que la realización de una etapa de templado final antes y durante el recubrimiento por inmersión en caliente de las chapas de acero según la invención aumentará la conformabilidad sin tener un impacto significativo en otras propiedades de dichas chapas de acero. Esta etapa de temple disminuye la diferencia de dureza entre la fase blanda, como la ferrita, y las fases duras, como la martensita y la bainita. Esta reducción de la brecha de dureza mejora la expansión de agujeros y las propiedades de conformabilidad. Además, se obtiene una mayor reducción de esta diferencia de dureza aumentando la dureza de la ferrita mediante la adición de silicio y manganeso y/o la precipitación de carburos durante el recocido. Mediante el endurecimiento controlado de las fases blandas y el ablandamiento de las fases duras, se consigue un aumento significativo de la conformabilidad, sin que disminuya la resistencia de dicho acero.
[0031] El procedimiento según la invención incluye proporcionar una pieza fundida semiacabada de acero con una composición química dentro del intervalo de la invención como se ha descrito anteriormente. La fundición se puede realizar en lingotes o de forma continua en forma de planchones o tiras, es decir, con un espesor que varía desde aproximadamente 220 mm para planchones hasta varias decenas de milímetros para tiras. Por ejemplo, un planchón con la composición química descrita anteriormente se fabrica mediante colada continua y se suministra para laminación en caliente. En este caso, el planchón puede laminarse directamente en línea con la colada continua o puede enfriarse primero a temperatura ambiente y recalentarse a continuación por encima de Ac3.
[0032] La temperatura del planchón sometido a laminación en caliente es generalmente superior a 1000 °C y debe ser inferior a 1300 °C. Las temperaturas aquí mencionadas se definen para garantizar que todos los puntos del planchón alcancen el intervalo austenítico. Si la temperatura del planchón es inferior a 1000 °C, se impone una carga excesiva al tren de laminación. Además, la temperatura no debe ser superior a 1300 °C para evitar el riesgo de crecimiento adverso del grano austenítico que da lugar a un grano grueso de ferrita que disminuye la capacidad de estos granos para recristalizar durante el laminado en caliente. Además, temperaturas superiores a 1300 °C aumentan el riesgo de formación de óxidos de capa gruesa que son perjudiciales durante el laminado en caliente. La temperatura de laminación de acabado debe estar comprendida entre 750 °C y 1050 °C para que la laminación en caliente se realice completamente en la zona austenítica.
[0033] La chapa de acero laminada en caliente obtenida de este modo se enfría a continuación a una velocidad de entre 20 y 150 °C/s hasta una temperatura inferior a 600 °C. A continuación, la chapa se bobina a una temperatura inferior a 600 °C, ya que por encima de esa temperatura existe el riesgo de oxidación intergranular. La temperatura de enrollado preferida para la chapa de acero laminada en caliente de la presente invención oscila entre 400 y 500 °C. A continuación, la chapa de acero laminada en caliente se deja enfriar hasta alcanzar la temperatura ambiente.
[0034] Si es necesario, la chapa de acero laminada en caliente según la invención se somete a una etapa de eliminación de incrustaciones mediante cualquier procedimiento adecuado, como el decapado, la eliminación mediante cepillos o raspado en la chapa de acero laminada en caliente.
[0035] Una vez eliminadas las incrustaciones, la chapa de acero se somete a una fase de recocido a una temperatura de entre 400 y 750 °C para garantizar la homogeneidad de la dureza en la bobina. Este recocido puede durar, por ejemplo, de 12 minutos a 150 horas. La chapa laminada en caliente recocida puede someterse a un procedimiento opcional de eliminación de incrustaciones para eliminar las incrustaciones después de dicho recocido, si es necesario. Posteriormente, la chapa recocida laminada en caliente se lamina en frío con una reducción de espesor de entre el 30 y el 80 %.
[0036] La chapa laminada en frío se somete a continuación a una etapa de recocido en la que se calienta a una velocidad de calentamiento comprendida entre 1 y 20 °C/s, que es preferentemente superior a 2 °C/s, hasta una temperatura de inmersión comprendida entre Ae1 y Ae3, en el dominio intercrítico, donde se mantiene durante más de 10 segundos para asegurar el cuasi equilibrio para la transformación en austenita y menos de 600 segundos.
[0037] A continuación, la chapa se enfría a una velocidad superior a 5 °C/s, preferiblemente superior a 30 °C/s, hasta una temperatura superior a Ms e inferior a 475 °C a la que se mantiene durante 20 a 400s, preferiblemente durante 30 a 380 segundos. Este mantenimiento entre Ms y 475 °C se realiza para formar la bainita, templar la martensita si se ha formado antes y facilitar el enriquecimiento de la austenita en carbono. Mantener la chapa de acero laminada en frío durante menos de 20 segundos provocaría una cantidad demasiado baja de bainita y un enriquecimiento insuficiente de austenita, lo que daría lugar a una cantidad de austenita residual inferior al 4 %. Por otro lado, mantener la chapa laminada en frío durante más de 400s provocaría la precipitación de carburos en la bainita, disminuyendo así el contenido de carbono en la austenita y reduciendo su estabilidad.
[0038] A continuación, la chapa se enfría a una velocidad no superior a 200 °C/s hasta alcanzar la temperatura ambiente. Durante este enfriamiento, la austenita residual inestable se transforma en martensita fresca en forma de islas de MA, confiriendo al acero de la presente invención el nivel de resistencia a la tracción deseado.
[0039] A continuación, la chapa de acero laminada en frío recocida se calienta a una velocidad de calentamiento entre 1 °C y 20 °C/s, preferentemente superior a 2 °C/s, hasta una temperatura de inmersión entre 440 y 600 °C, preferentemente entre 440 y 550 °C, durante menos de 100s para homogeneizar y estabilizar la temperatura de la banda y también para iniciar simultáneamente el temple de la microestructura.
[0040] A continuación, la chapa recocida laminada en frío se recubre de zinc o de una aleación de zinc pasando por un baño de Zn líquido al tiempo que se realiza el procedimiento de templado. La temperatura del baño de Zn suele oscilar entre 440 y 475 °C. A continuación se obtiene la chapa de acero recubierta y templada. Este procedimiento de temple asegura el temple de las fases de bainita y martensita y también se utiliza para fijar los contenidos residuales finales de austenita y martensita, mediante difusión de carbono.
[0041] A continuación, la chapa de acero revestida y templada se deja enfriar hasta alcanzar la temperatura ambiente a una velocidad de enfriamiento comprendida entre 1 y 20 °C/s y, preferentemente, entre 5 y 15 °C/s. Ejemplos
[0042] Se prepararon muestras de las chapas de acero según la invención y de algunos grados comparativos con las composiciones recogidas en la tabla 1 y los parámetros de procesado recogidos en las tablas 2 y 3. Las microestructuras correspondientes de esas chapas de acero se recogieron en la tabla 4 y las propiedades en la tabla 5.
T 1: m i i n ^ l n
T l 2 : r m r l r imi n l n
T l : r m r l r imi n m l l n
T l 4: mir r r l m r
T l : r i m ni l m r
[0043] Los ejemplos muestran que las chapas de acero según la invención, son las únicas que muestran todas las propiedades deseadas gracias a su composición y microestructuras específicas.
Claims (11)
1. Chapa de acero templado y revestido que tiene una composición que comprende los siguientes elementos, expresados en porcentaje en peso:
0,17 % < carbono < 0,25 %
1,8 % < manganeso < 2,3 %
0,5 % < silicio < 2,0 %
0,03 % < aluminio < 1,2 % azufre < 0,03 %.
fósforo < 0,03 % < cromo < 0,4 %
y puede contener uno o más de los siguientes elementos opcionales
molibdeno < 0,3 %
niobio < 0,04 %
titanio < 0,1 %
la composición restante está compuesta por hierro e impurezas inevitables causadas por el procesado, la microestructura de dicha chapa de acero comprende en fracción de área, del 3 al 20 % de austenita residual, al menos un 15 % de ferrita, del 40 al 85 % de bainita templada y un mínimo del 5 % de martensita templada, en la que las cantidades acumuladas de martensita templada y austenita residual están comprendidas entre el 10 y el 30 %, la resistencia última a la tracción es superior a 900 MPa, la proporción de expansión de agujeros es superior al 20 % y el alargamiento total es superior al 17 %.
2. Acero templado y revestido según la reivindicación 1, en el que la composición incluye del 0,6 % al 1,8 % de silicio.
3. Acero templado y revestido según la reivindicación 1 o 2, en el que la composición incluye entre un 0,03 % y un 0,6 % de aluminio.
4. Acero templado y revestido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que las cantidades acumuladas de martensita templada y austenita residual están comprendidas entre el 10 % y el 25 %.
5. Acero templado y revestido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que, las cantidades acumuladas de martensita templada y austenita residual son superiores o iguales al 15 % y el porcentaje de martensita templada es superior al 10 %.
6. Acero templado y revestido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el contenido de carbono de la austenita residual está comprendido entre el 0,9 y el 1,1 %.
7. Acero templado y revestido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que dicha chapa de acero tiene una resistencia a la tracción de 1000 MPa a 1100 MPa y una proporción de expansión de agujeros superior al 20 %.
8. Un procedimiento de producción de una chapa de acero templado y revestido que comprende las siguientes etapas sucesivas:
- proporcionar una composición de acero según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3;
- recalentar dicho producto semiacabado a una temperatura superior a Ac3;
- laminar dicho producto semiacabado en el intervalo austenítico donde la temperatura de acabado de laminación en caliente estará entre 750 °C y 1050 °C para obtener una chapa de acero laminada en caliente;
- enfriar la chapa a una velocidad de enfriamiento de 20 a 150 °C/s hasta una temperatura de bobinado que está por debajo de 600 °C; y bobinar dicha chapa laminada en caliente;
- enfriar la dicha chapa laminada en caliente a temperatura ambiente;
- realizar opcionalmente un procedimiento de eliminación de incrustaciones en dicha chapa de acero laminada en caliente;
- realizar el recocido en una chapa de acero laminada en caliente a una temperatura entre 400 °C y 750 °C; - realizar opcionalmente un procedimiento de eliminación de incrustaciones en dicha chapa de acero recocido laminada en caliente;
- laminar en frío dicha chapa de acero recocido laminada en caliente con una tasa de reducción entre 30 y 80 % para obtener una chapa de acero laminada en frío;
- a continuación, calentar dicha chapa de acero laminada en frío a una velocidad comprendida entre 1 y 20 °C/s hasta una temperatura de inmersión comprendida entre Ae1 y Ae3, donde se mantiene durante menos de 600 segundos;
- a continuación, enfriar la chapa a una velocidad superior a 5 °C/s hasta una temperatura superior a Ms e inferior a 475 °C y mantener la chapa de acero laminada en frío a dicha temperatura durante 20 a 400 segundos;
- a continuación, enfriar la chapa de acero a una velocidad de enfriamiento no superior a 200 °C/s hasta alcanzar la temperatura ambiente;
- a continuación, recalentar la chapa de acero recocida a una velocidad comprendida entre 1 °C/s y 20 °C/s hasta una temperatura de inmersión comprendida entre 440 °C y 600 °C, en la que se mantiene durante menos de 100s y, a continuación, sumergir en caliente la chapa de acero en un baño de cinc o de revestimiento de aleación de cinc para templarla y revestirla,
- enfriar la chapa de acero templada y revestida hasta la temperatura ambiente a una velocidad de enfriamiento comprendida entre 1 °C/s y 20 °C/s.
9. Un procedimiento según la reivindicación 8, en el que la temperatura de bobinado es superior a 400 °C.
10. Uso de una chapa de acero según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, o de una chapa de acero producida según el procedimiento de las reivindicaciones 8 o 9, para la fabricación de piezas estructurales o de seguridad de un vehículo.
11. Vehículo que comprende una pieza obtenida según cualquiera de las reivindicaciones 8 y 9.
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