ES2970241T3

ES2970241T3 - Pieza formada por prensado en caliente, y procedimiento de fabricación de la misma

Info

Publication number: ES2970241T3
Application number: ES19888634T
Authority: ES
Inventors: Seong-Woo Kim; Jin-Keun Oh; Sang-Heon Kim; Hyo-Sik Chun
Original assignee: Posco Co Ltd
Current assignee: Posco Holdings Inc
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2019-11-20
Publication date: 2024-05-27
Anticipated expiration: 2039-11-20
Also published as: EP4234732A3; US20230167531A1; EP3889311A4; CN116926544A; US11897014B2; US11578397B2; JP7402232B2; KR20200066087A; KR102227111B1; CN113166910A; MX2021005583A; JP2024010039A; US11998971B2; EP3889311A1; PL3889311T3; CN113166910B; US20210395872A1; WO2020111648A1; EP4234732A2; EP3889311B1

Abstract

La presente invención proporciona una pieza formada por prensa en caliente que comprende una placa de acero chapada y una capa chapada de aleación de aluminio formada sobre la placa de acero chapada, en la que la capa chapada de aleación de aluminio comprende: una capa de aleación (I) formada sobre la placa de acero chapada y que contiene , % en peso, 5-30 % de Al; una capa de aleación (II) formada sobre la capa de aleación (I) y que contiene, en % en peso, de 30 a 60 % de Al; una capa de aleación (III) formada sobre la capa de aleación (II) y que contiene, en % en peso, 20-50 % de Al y 5-20 % de Sl; y una capa de aleación (IV) formada de forma continua o discontinua sobre al menos una parte de la superficie de la capa de aleación (III), y que contiene 30-60% de Al, en donde la tasa de la capa de aleación (III) expuesta en la capa más externa la superficie de la capa chapada con aleación de aluminio es del 10% o más. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Pieza formada por prensado en caliente, y procedimiento de fabricación de la misma

[Campo técnico]

La presente divulgación se refiere a un miembro formado por prensado en caliente y a un procedimiento de fabricación de la misma.

[Técnica anterior]

Recientemente, debido al reciente agotamiento de los recursos energéticos del petróleo y al gran interés por el medio ambiente, se han reforzado las normativas sobre la mejora de la eficiencia del combustible de los automóviles. En cuanto a los materiales, un procedimiento para mejorar la eficiencia del combustible de los automóviles puede consistir en reducir el espesor de una lámina de acero utilizada en los automóviles. Sin embargo, cuando se reduce el espesor, la seguridad del automóvil puede verse afectada. Por lo tanto, la resistencia de una lámina de acero también debe mejorar.

Por esta razón, ha habido una demanda continua de láminas de acero de alta resistencia, y se han desarrollado varios tipos de láminas de acero. Sin embargo, dado que estas láminas de acero tienen una gran resistencia, su trabajabilidad puede ser escasa, lo que puede resultar problemático. En otras palabras, dado que el producto de la resistencia y el alargamiento para cada grado de una lámina de acero puede tener tendencia a tener un valor constante, cuando la resistencia de la lámina de acero aumenta, el alargamiento, un índice de trabajabilidad, puede disminuir, lo que puede resultar problemático.

Para resolver este problema, se ha sugerido un procedimiento de formación por prensado en caliente. El procedimiento de formación por prensado en caliente es un procedimiento para aumentar la resistencia de un producto final procesando una lámina de acero a una temperatura elevada adecuada para procesar la lámina de acero, enfriando rápidamente la lámina de acero a una temperatura baja, formando así una estructura de baja temperatura como la martensita en la lámina de acero. En este caso, puede haber una ventaja en que el problema en la trabajabilidad cuando se fabrica un miembro con alta resistencia puede ser reducido.

Sin embargo, en el caso del procedimiento de formación por prensado en caliente, dado que la lámina de acero se calienta a una temperatura elevada, una superficie de la lámina de acero puede oxidarse y, en consecuencia, puede ser necesario añadir un procedimiento de eliminación del óxido en la superficie de la lámina de acero después de la formación por prensado, lo que puede resultar problemático. Como procedimiento para resolver este problema, la técnica desvelada en la Patente Estadounidense Núm. 6.296.805 ha sido sugerida. En la Patente Estadounidense Núm. 6.296.805 así como en LAS Solicitudes de Patente Europea Núm. 3.396.010 A1 y EP 1.380.666 A1 una lámina de acero que ha sido sometida a un revestimiento de aluminio puede utilizarse para formación en caliente o a temperatura ambiente, así como para el calentamiento y enfriamiento rápido ("tratamiento térmico"). Dado que la capa aluminizada está presente en la superficie de la lámina de acero, ésta no puede oxidarse durante el calentamiento.

Sin embargo, en el caso de la formación por prensado en caliente de una lámina de acero que ha pasado por un revestimiento de aluminio, puede existir el problema de que, aunque la resistencia de un material es extremadamente baja debido a la alta temperatura durante la formación en caliente, la abrasión de una matriz puede ser grave, lo que puede suponer un problema. Esto se debe a que, el hierro base puede difundirse en una capa de aluminio enchapada mientras que una lámina de acero enchapada se calienta para formación en caliente, y en consecuencia, una capa dura de aleación de Fe y Al puede formarse en la superficie de la lámina de acero, y la dureza de la capa de aleación puede ser mayor que la dureza de un material de matriz generalmente formado de acero para herramientas, de tal manera que la abrasión de la matriz puede llegar a ser severa por formación a presión. Por consiguiente, en el caso de la formación por prensado caliente de una lámina de acero a través de aluminización, una matriz puede requerir ser molida o reemplazada en un ciclo corto, lo que puede aumentar los costes de fabricación de un miembro formado por prensado en caliente, lo que puede ser problemático.

[Divulgación]

[Problema técnico]

El propósito de la presente divulgación es proporcionar un miembro formado por prensado en caliente que pueda causar menos abrasión de una matriz de formación por prensado en caliente durante la formación por prensado en caliente, y un procedimiento para su fabricación.

El propósito de la presente divulgación no se limita a la descripción anterior. Un experto en la técnica a la que pertenece la presente divulgación no tendrá ninguna dificultad en comprender un propósito adicional de la presente divulgación a partir de los asuntos generales de la presente especificación.

[Solución técnica]

Un aspecto de la presente divulgación se refiere a un miembro formado por prensado en caliente que incluye una lámina de acero base; y una capa de aleación de aluminio enchapada formada sobre la lámina de acero base, en la que la capa de aleación de aluminio enchapada incluye una capa de aleación (I) formada sobre la lámina de acero base y que incluye, en % en peso, 5 a 30% de Al, 0 a 10% de Si, y un resto de Fe y otras impurezas inevitables; una capa de aleación (II) formada sobre la capa de aleación (I) y que incluye, en peso, entre un 30% y un 60% de Al, entre un 0% y un 5% de Si, y un resto de Fe y otras impurezas inevitables ; una capa de aleación (III) formada sobre la capa de aleación (II) y que incluye, en peso, 20-50% de Al y 5-20% de Si, y un resto de Fe y otras impurezas inevitables y una capa de aleación (IV) formada continua o discontinuamente sobre al menos una porción de una superficie de la capa de aleación (III) y que incluye 30-60% de Al, 0-5% de Si, y un resto de Fe y otras impurezas inevitables, y en la que una proporción de la capa de aleación (III) expuesta en una superficie más externa de la capa de aleación de aluminio es del 10% o más.

Puede formarse una pluralidad de poros en la capa de aleación (III), y la porosidad de la capa de aleación (III) puede ser del 5-50%.

La lámina de acero base incluye, en % en peso, 0,04-0,5% de C, 0,01-2% de Si, 0,1-5% de Mn, 0,001-0,05% de P, 0,0001-0,02% de S, 0,001-1% de Al, 0,001-0,02% de N, y el resto de Fe y otras impurezas.

La lámina de acero base incluye además opcionalmente, en % en peso, uno o más de 0,001-0,01% de B, 0,01-1% de Cr, y 0,001-0,2% de Ti.

Otro aspecto de la presente divulgación se refiere a un procedimiento de fabricación de un miembro formado por prensado en caliente, el procedimiento incluye el aluminizado de una superficie de una lámina de acero base y el enrollado de la lámina de acero, obteniéndose de este modo una lámina de acero aluminizada; el recocido de la lámina de acero aluminizada, obteniéndose de este modo una lámina de acero aluminizada con aleación de aluminio-hierro; y conformar por prensado en caliente la lámina de acero enchapada con aleación de aluminio-hierro, en la que la cantidad de aluminio enchapada es de30-200 g/m2 sobre la base de una única superficie lateral de la lámina de acero, en la que la velocidad de enfriamiento a 250°C es inferior a 20°C/seg después del enchapado de aluminio, en la que la tensión de enrollado es de 0,5-5kg/mm2 durante el enrollado, en el que el recocido se realiza en un horno de recocido discontinuo a una temperatura de calentamiento de 550-750°C durante 30 minutos-50 horas, en el que, cuando el calentamiento se realiza desde la temperatura ambiente hasta la temperatura de calentamiento durante el recocido, una tasa promedio de aumento de la temperatura es de 10-100°C/h, y una tasa promedio de aumento de la temperatura en un intervalo de 400-500°C es de 1-15°C/h, en el que la diferencia entre la temperatura de la atmósfera del horno de recocido por lotes y la temperatura de la lámina de acero se determina entre 5 y 80°C, y en el que se realiza un tratamiento térmico en un intervalo de temperatura de Ac3-950°C durante la formación por prensado en caliente, el calentamiento se realiza a una velocidad de aumento de la temperatura de 3-18°C/s hasta un intervalo de temperatura de 200°C a Ac3-950°C, y el tratamiento térmico se realiza durante 1-15 minutos como tiempo total de calentamiento, y se realiza la formación por prensado en caliente.

Una profundidad de abrasión promedio de 10 puntos de una matriz de formación por prensado en caliente puede ser de 15 |jm o menos cuando el miembro formado por prensado en caliente se produce 500 veces por el procedimiento de fabricación del miembro formado por prensado en caliente.

[Efectos ventajosos]

De acuerdo con la presente divulgación, cuando se fabrica un miembro formado por prensado en caliente, la dureza superficial de una capa enchapada puede ser inferior a la de una matriz de formación por prensado en caliente, de forma que la abrasión de la matriz puede reducirse, aumentando así el ciclo de rectificado o sustitución de la matriz de formación por prensado en caliente, y mejorando los costes de fabricación y la eficiencia de producción del miembro formado por prensado en caliente.

Las ventajas y efectos diversos y beneficiosos de la presente divulgación no se limitan a la descripción anterior, y se comprenderán más fácilmente en el curso de la descripción de realizaciones específicas de la presente divulgación.

[Breve descripción de los dibujos]

La FIG. 1 es una imagen de una superficie transversal de una capa enchapada de un miembro formado por prensado en caliente fabricado por el ejemplo inventivo 1, obtenida utilizando un microscopio electrónico de barrido; y

La FIG. 2 es una imagen de una superficie transversal de una capa enchapada de un miembro formado por prensado en caliente fabricado por el ejemplo comparativo 1, obtenida utilizando un microscopio electrónico de barrido.

[Mejor modo para la invención]

En la descripción siguiente, un miembro formado por prensado en caliente se describirá en detalle de acuerdo con un aspecto de la presente divulgación. En la presente divulgación, se señala que un contenido de cada elemento puede indicar en % en peso a menos que se indique lo contrario. Asimismo, una proporción de cristales o estructuras puede basarse en un área, a menos que se indique lo contrario.

[Miembro formado por prensado en caliente]

Un miembro formado por prensado en caliente incluye una lámina de acero base, y una capa enchapada de aleación de aluminio formada sobre la lámina de acero base, y la capa enchapada de aleación de aluminio incluye una capa de aleación (I) formada sobre la lámina de acero base y que incluye, en % en peso, 5 a 30% de Al, 0 a 10% de Si, y un resto de Fe y otras impurezas inevitables; una capa de aleación (II) formada sobre la capa de aleación (I) y que incluye, en peso, del 30 al 60% de Al, del 0 al 5% de Si, y un resto de Fe y otras impurezas inevitables; una capa de aleación (III) formada sobre la capa de aleación (II) y que incluye, en peso, 20-50% de Al y 5-20% de Si, y un resto de Fe y otras impurezas inevitables; y una capa de aleación (IV) formada continua o discontinuamente sobre al menos una parte de una superficie de la capa de aleación (III) y que incluye 30-60% de Al, 0-5% de Si, y un resto de Fe y otras impurezas inevitables.

Cuando la lámina de acero base está enchapada en aluminio y se realiza un tratamiento térmico sobre la misma, el Fe de la lámina de acero base se difunde a la capa enchapada en aluminio que tiene un alto contenido en Al. En el miembro formado por prensado en caliente de la presente divulgación, la aleación entre Al y Fe puede producirse en la capa enchapada por un tratamiento de recocido para la aleación y un tratamiento térmico durante formación por prensado en caliente, y se forma una estructura de capas consistente en las capas de aleación (I)-(IV) dependiendo del grado de aleación del Fe.

La capa de aleación (IV) se forma de forma continua o discontinua sobre al menos una parte de la superficie de la capa de aleación (III). Es decir, la capa de aleación (IV) puede formarse sobre una porción de la superficie de la capa de aleación (III), en lugar de formarse sobre toda la superficie de la misma.

Además, como la capa de aleación (IV) se forma sobre al menos una porción de la superficie de la capa de aleación (III), una porción de la superficie de la capa de aleación (III) puede estar expuesta a una superficie más externa de la capa enchapada de aleación de aluminio. En este caso, la superficie más externa puede referirse a una superficie más externa de la capa enchapada de aleación de aluminio en un lado opuesto de la lámina de acero base. Cuando se forma una capa de óxido en la superficie de la capa enchapada de aleación de aluminio, la capa más externa puede referirse a una superficie superior de las capas distintas de la capa de óxido.

En este caso, una proporción de la capa de aleación (III) expuesta en la superficie más externa de la capa enchapada de aleación de aluminio es del 10% o más. En este caso, la relación de la capa de aleación (III) expuesta en la superficie más externa puede definirse como la relación de la longitud de un área en la que la capa de aleación (III) está expuesta a una longitud total de la superficie más externa cuando se observa una superficie transversal de la capa de aleación enchapada, o, en algunos casos, la relación puede definirse como una relación de área del área superficial de la capa de aleación (III) expuesta en la superficie más externa a un área superficial de la superficie más externa de la capa de aleación de aluminio enchapada. Entre las capas de aleación, la dureza de la capa de aleación (II) y de la capa de aleación (IV) puede ser extremadamente alta, de unos 900 Hv, mientras que la dureza de la capa de aleación (I) y de la capa de aleación (III) puede ser de unos 300-700 Hv, relativamente inferiores a las de la capa de aleación (II) y de la capa de aleación (IV). Por lo tanto, cuando el área expuesta de la capa de aleación (III) que tiene una dureza relativamente baja aumenta en la superficie más externa de la capa enchapada de aleación de aluminio en contacto con la matriz durante la formación por prensado en caliente, la dureza promedio general de la superficie más externa puede disminuir, de forma que la abrasión de la matriz puede disminuir.

Cuando la proporción de la capa de aleación (III) expuesta a la superficie más externa es inferior al 10%, puede disminuir la diferencia entre la dureza promedio de la superficie más externa y la dureza de la matriz, de manera que la abrasión de la matriz puede no prevenirse eficazmente. En términos de inhibición de la abrasión de la matriz, cuanto menor sea la dureza de la superficie más externa de la capa enchapada de aleación de aluminio, más preferente puede ser, y por lo tanto, puede no ser necesario limitar un límite superior de la relación. Preferentemente, la proporción puede ser del 15% o más y, en algunos casos, del 20% o más.

Puede formarse una pluralidad de poros en la capa de aleación III. Cuando se fabrica una lámina de acero con aleación de aluminio realizando un tratamiento térmico de aleación en la lámina de acero con aleación de aluminio en un horno de recocido discontinuo en condiciones predeterminadas, se puede formar una pluralidad de capas de aleación en la lámina de acero con aleación de aluminio, y se puede formar una pluralidad de poros en una capa de aleación del extremo superior debido a una diferencia en los coeficientes de difusión mutua como Fe, Al y Si entre las capas de aleación que tienen diferentes componentes. En este caso, como un número creciente de poros se forman hacia el extremo superior de la capa de aleación, la porosidad puede ser alta en el mismo, y cuando la aleación de aluminio enchapada de lámina de acero se calienta y caliente-prensa formado, una capa de aleación superior que tiene poros en alta densidad puede ser roto para ser pequeñas partículas por la prensa de formación, y desde la fricción de rodadura que ocurre cuando las pequeñas partículas rollos puede ser menor que la fricción de deslizamiento entre la lámina de acero y la matriz, la lubricidad entre la matriz y la lámina de acero puede aumentar. La porosidad puede definirse como la relación entre el área de poros y el área de cada capa de aleación (o de la capa de aleación) cuando se observa la superficie transversal de la capa de aleación (o de la capa de aleación).

Sin embargo, como en la FIG. 1, ya que la mayoría de las áreas de la capa de aleación IV se rompen por la formación de prensa durante la formación de prensa en caliente, puede ser difícil medir la porosidad de la capa de aleación IV en el miembro formado por prensa en caliente. De este modo, las características de la presente divulgación pueden revelarse a través de la porosidad de la capa de aleación (III), que se ve menos afectada por la formación a presión y guarda una estrecha relación con la porosidad de la capa de aleación (IV) antes de la formación a presión.

En consecuencia, la porosidad de la capa de aleación (III) del miembro formado por prensado en caliente de acuerdo con un aspecto de la presente divulgación puede ser del 5-50%. Cuando la porosidad es inferior al 5%, es difícil esperar un efecto de lubricación por fricción durante la formación en caliente. Cuando la porosidad supera el 50%, la estructura de la capa de aleación (III) del miembro formado por prensado en caliente puede debilitarse excesivamente, de modo que la contaminación de la matriz causada por partículas caídas de la capa enchapada en la matriz puede aumentar durante la formación continua por prensado en caliente. Por lo tanto, en la presente divulgación, la porosidad puede ser preferentemente del 5-50%, y en algunos casos, del 7-50%.

La lámina de acero base de la presente divulgación es una lámina de acero para formación por prensado en caliente, que incluye en % en peso, 0,04-0,5% de C, 0,01-2% de Si, 0,1-5% de Mn, 0,001-0,05% de P, 0.0001-0,02% de S, 0,001-1% de Al, 0,001-0,02% de N, además opcionalmente uno o más de 0,001-0,01% de B, 0,01-1% de Cr, y 0,001-0,2% de Ti, y un resto de Fe y otras impurezas. Cada sistema de composición se describirá con más detalle.

C: 0,04-0,5%

C puede ser un elemento esencial para aumentar la resistencia de un miembro sometido a tratamiento térmico, y puede añadirse en una cantidad adecuada. Es decir, para garantizar una resistencia suficiente del miembro sometido a tratamiento térmico, puede añadirse C en un 0,04% o más. Preferentemente, un límite inferior de contenido de C puede ser de 0,1% o más. Sin embargo, cuando el contenido es demasiado alto, cuando se produce el material laminado en frío, la resistencia del material laminado en caliente puede ser demasiado alta cuando el material laminado en caliente se lamina en frío, de tal manera que las propiedades de laminación en frío pueden degradarse en gran medida y la soldabilidad por puntos puede degradarse en gran medida. Por lo tanto, para garantizar unas propiedades de laminación en frío y soldabilidad suficientes, puede añadirse C en una cantidad del 0,5% o inferior. Además, el contenido de C puede ser igual o inferior al 0,45%, y más preferentemente, el contenido puede limitarse al 0,4% o menos.

Si: 0,01-2%

El Si puede añadirse como desoxidante en la fabricación del acero, y también puede inhibir la formación de carburos, que pueden tener el mayor efecto sobre la resistencia del miembro formado por prensado en caliente. En la presente divulgación, en formación por prensado en caliente, para asegurar la austenita retenida por la concentración de carbono en los límites de grano de la malla de martensita después de que se forme la martensita, el contenido de Si puede ser del 0,01% o más. Además, cuando se realiza el enchapada de aluminio en la lámina de acero después del laminado, se puede determinar un límite superior del contenido de Si del 2% para garantizar unas propiedades de enchapada suficientes. Preferentemente, el contenido de Si puede limitarse al 1,5% o menos.

Mn: 0,1-5%

Mn puede añadirse en una cantidad de 0,1% o más para asegurar un efecto de refuerzo de la solución sólida y también para reducir una velocidad de enfriamiento crítica para asegurar la martensita en el miembro formado por prensado en caliente. Además, como Mn puede mantener adecuadamente la resistencia de la lámina de acero, el Mn puede asegurar la trabajabilidad del procedimiento de formación por prensado en caliente, puede reducir los costes de fabricación y puede mejorar la soldabilidad por puntos, por lo que el contenido de Mn puede limitarse al 5% o menos.

P: de 0,001 a 0,05%

P puede estar presente como una de las impurezas del acero, y puede ser más ventajoso cuando su contenido es bajo. Por lo tanto, en la presente divulgación, el contenido de P puede limitarse a 0,05% o menos, y preferentemente, a 0,03% o menos. Como cuanto menor es la cantidad de P, más ventajoso puede ser como uno de los elementos de impureza, puede no ser necesario limitar un límite superior del mismo. Sin embargo, si se reduce excesivamente el contenido de P, pueden aumentar los costes de fabricación, por lo que, teniendo esto en cuenta, puede determinarse un límite inferior del 0,001%.

S: de 0,0001 a 0,02%

S puede ser una de las impurezas del acero, y puede perjudicar la ductilidad, las propiedades de impacto y la soldabilidad del miembro, por lo que el contenido máximo puede limitarse al 0,02%, y preferentemente al 0,01% o menos. Además, cuando un contenido mínimo es inferior al 0,0001%, los costes de fabricación pueden aumentar, por lo que se puede determinar que un límite inferior del contenido sea el 0,0001%.

Al: de 0,001 a 1%

Al puede aumentar la limpieza del acero por la desoxidación en la fabricación de acero junto con el Si, y puede añadirse en una cantidad igual o superior al 0,001% para obtener el efecto mencionado. Además, el contenido de Al puede limitarse al 1% o menos para evitar que la temperatura del Ac3 aumente excesivamente, de modo que el calentamiento necesario durante la formación por prensado en caliente pueda realizarse dentro de un intervalo de temperaturas adecuado.

N: de 0,001 a 0,02%

N puede incluirse como una de las impurezas en el acero, y para reducir la sensibilidad contra el agrietamiento durante la colada continua de planchones y asegurar las propiedades de impacto, puede ser ventajoso un menor contenido del mismo, y así, N puede añadirse en un 0,02% o menos. Puede ser necesario determinar un límite inferior, pero teniendo en cuenta un aumento de los costes de fabricación, el contenido de N puede determinarse en 0,001% o más.

Además de la composición de aleación descrita anteriormente, la lámina de acero enchapada con aleación de aluminio-hierro de acuerdo con un aspecto de la presente divulgación puede incluir uno o más de 0,001-0,01% de B, 0,01-1% de Cr, y 0,001-0,2% de Ti.

B: de 0,001 a 0,01%

B puede mejorar la templabilidad incluso con una pequeña cantidad, y puede segregarse en un límite de granode austenita anteriorde manera que B puede inhibir la fragilidad del miembro formado por prensado en caliente por segregación del límite de grano de P y/o S. Por lo tanto, puede añadirse un 0,0001% o más de B. Cuando el contenido supera el 0,01%, el efecto puede saturarse y puede producirse fragilidad en el laminado en caliente, por lo que puede determinarse un límite superior del 0,01% y, preferentemente, puede determinarse que el contenido B es del 0,005% o inferior.

Cr 0,01-1%

Se puede añadir Cr para obtener un efecto de refuerzo de la solución sólida y para mejorar la templabilidad durante la formación por prensado en caliente de forma similar al Mn, y se puede añadir 0,01% o más de Cr para obtener el efecto anterior. Para asegurar la soldabilidad del miembro, sin embargo, el contenido puede limitarse al 1% o menos, y cuando el contenido supera el 1%, el efecto de mejorar la templabilidad puede ser insignificante en comparación con la cantidad añadida, lo que puede ser desventajoso en términos de costes.

Ti de 0,001 a 0,2%

Ti puede ser eficaz para mejorar la resistencia del miembro sometido a tratamiento térmico por la formación de precipitados finos y mejorar el rendimiento de colisión del miembro por el refinamiento de los granos, y también, cuando se añade B, B puede reaccionar preferentemente con N de tal manera que el efecto de la adición de B puede ser maximizado. Para obtener el efecto anterior, Ti puede añadirse en una cantidad de 0,001% o más. Sin embargo, la formación de TiN grueso causada por un aumento en el contenido de Ti puede deteriorar el rendimiento de colisión del miembro, y por lo tanto, el contenido puede limitarse a 0,2% o menos.

El resto, aparte de los componentes descritos anteriormente, incluye hierro (Fe) e impurezas inevitables.

Cuando se fabrica el miembro formado por prensado en caliente que tiene la composición de aleación descrita anteriormente y la estructura de capas, puede aumentar una proporción de la capa de aleación (III) que tiene baja dureza en la superficie de la lámina de acero enchapada con aleación de aluminio durante la formación por prensado en caliente, de manera que puede disminuir la dureza promedio de la superficie y, por lo tanto, puede reducirse eficazmente la abrasión de la matriz causada por una diferencia de dureza. En particular, incluso cuando el miembro formado por prensado en caliente se produce más de 500 veces, la profundidad de abrasión promedio de 10 puntos de la matriz de formación por prensado en caliente puede ser de 15 pm o menos.

Además, puede formarse una pluralidad de poros en las capas de aleación (III) y (IV), capas del extremo superior de la capa enchapada de aleación de aluminio, durante la formación por prensado en caliente, y la capa de aleación (IV) puede romperse debido a los poros durante la formación por prensado, de manera que puede obtenerse un efecto de lubricación por fricción de rodadura, y puede evitarse además el daño de la matriz.

En adelante en la presente memoria, se describirá en detalle un procedimiento de fabricación de un miembro prensado en caliente de acuerdo con otro aspecto de la presente divulgación.

[Procedimiento de fabricación de un elemento formado por prensado en caliente]

El miembro formado por prensado en caliente de la presente divulgación se obtiene por la preparación de una lámina de acero base laminada en caliente o en frío, la realización de un enchapado de aluminio en una superficie de la lámina de acero base, la realización de un tratamiento térmico de aleación en un horno de recocido por lotes para obtener una lámina de acero enchapada con aleación de aluminio, y la realización de un formación por prensado en caliente en condiciones predeterminadas.

En primer lugar, puede llevarse a cabo un procedimiento de preparación de la lámina de acero base que tiene la composición de aleación descrita anteriormente, el enchapada de aluminio en la superficie de la lámina de acero base en condiciones adecuadas, y el enrollado de la lámina de acero, obteniendo así una lámina de acero enchapada en aluminio (bobina).

Se realiza un tratamiento de enchapada de aluminio en la superficie de la lámina de acero laminada en una cantidad de enchapada de30-200g/m2 basada en una sola cara. El revestimiento de aluminio puede ser de AlSi (que incluye un 80% o más de Al y un 5-20% de Si, pudiendo incluirse elementos adicionales si es necesario), generalmente conocido como tipo I, y también pueden utilizarse revestimientos que requieran un 90% o más de Al e incluyan elementos adicionales si es necesario, que pueden conocerse como tipo II. Para formar una capa enchapada, se puede realizar un enchapado de aluminio por inmersión en caliente, y se puede realizar un tratamiento de recocido en la lámina de acero antes del enchapado. En el enchapada, una cantidad adecuada de enchapada es de30-200g/m2 sobre la base de una sola cara. Cuando la cantidad de enchapada es excesivamente alta, puede tardar un tiempo excesivo en alearse a la superficie, y cuando la cantidad de enchapada es extremadamente baja, puede ser difícil obtener suficiente resistencia a la corrosión.

A continuación, tras el revestimiento de aluminio, el enfriamiento se realiza a una velocidad de enfriamiento de 20°C/seg. o inferior hasta 250°C. La velocidad de enfriamiento tras el revestimiento de aluminio puede afectar a la formación de la capa inhibidora de la difusión entre la capa revestida y el hierro base. Cuando la velocidad de enfriamiento después del revestimiento de aluminio es extremadamente alta, la capa inhibidora de la difusión puede no formarse uniformemente, y el comportamiento de aleación de una bobina durante un tratamiento de recocido realizado posteriormente puede ser desigual. Por lo tanto, se determina que la velocidad de enfriamiento hasta 250°C después del revestimiento de aluminio es de 20°C/seg o menos.

Cuando se obtiene una bobina enrollando la lámina de acero después del enchapado, la tensión de enrollado de la bobina se ajusta para que sea de 0,5-5kg/mm2. Dependiendo del ajuste de la tensión de enrollado de la bobina, el comportamiento de aleación y la calidad superficial de la bobina pueden diferir durante el tratamiento de recocido realizado posteriormente.

A continuación, la lámina de acero enchapada en aluminio se obtiene realizando el tratamiento de recocido en las condiciones que se indican a continuación, obteniéndose así una lámina de acero enchapada en aleación de aluminio y hierro.

La lámina de acero aluminizada (bobina) se calienta en un horno de recocido discontinuo (BAF). Cuando se calienta la lámina de acero, en cuanto a la temperatura objetivo del tratamiento térmico y el tiempo de mantenimiento, la lámina de acero se mantiene durante 30 minutos-50 horas dentro de un intervalo de 550-750°C (en la presente divulgación, la temperatura más alta que alcanza el material en este intervalo de temperaturas puede denominarse temperatura de calentamiento) basándose preferentemente en la temperatura de la lámina de acero. El tiempo de mantenimiento puede ser el tiempo hasta que se inicia el enfriamiento después de que la temperatura de la bobina alcance la temperatura objetivo. Cuando la aleación no se realiza suficientemente, la capa enchapada puede desprenderse durante la nivelación del rodillo, por lo que se determina que la temperatura de calentamiento sea de 550°C o superior para una aleación suficiente. Además, para evitar la formación excesiva de óxidos en la capa superficial y asegurar la soldabilidad por puntos, la temperatura de calentamiento es de 750°C o inferior. Además, para asegurar suficientemente la capa enchapada y evitar la degradación de la productividad, se determina que el tiempo de mantenimiento sea de 30 minutos-50 horas. En algunos casos, la temperatura de la lámina de acero puede tener un patrón de calentamiento en el que la temperatura puede seguir aumentando sin un procedimiento de enfriamiento hasta que se alcance la temperatura de calentamiento, o un patrón de calentamiento en el que la temperatura igual o inferior a la temperatura objetivo puede mantenerse durante un tiempo predeterminado y puede aumentar.

Cuando la lámina de acero se calienta a la temperatura de calentamiento descrita anteriormente, para garantizar una productividad suficiente y alear uniformemente la capa enchapada en toda la lámina de acero (bobina), una tasa promedio de aumento de la temperatura es de 10-100°C/h con referencia a la temperatura de la lámina de acero (bobina) para todo el intervalo de temperatura (el intervalo desde la temperatura ambiente hasta la temperatura de calentamiento). La tasa de aumento promedio de la temperatura general puede controlarse dentro del intervalo numérico anterior, pero en la presente divulgación, para evitar manchas superficiales causadas por un aceite de laminación que permanece en el intervalo de temperatura en el que se vaporiza el aceite de laminación mezclado durante la laminación y para asegurar una productividad suficiente, el calentamiento se realiza con una tasa de aumento de la temperatura media en el intervalo de 400-500°C para ser de 1-15°C/h cuando aumenta la temperatura.

Además, la diferencia entre la temperatura de la atmósfera y la temperatura de la lámina de acero en el horno de recocido discontinuo es de 5-80°C. Generalmente, el calentamiento del horno de recocido por lotes puede realizarse por un procedimiento de calentamiento de la lámina de acero (bobina) a través de un aumento de la temperatura de la atmósfera en el horno de recocido, en lugar de un procedimiento de calentamiento directo de la lámina de acero (bobina). En este caso, la diferencia entre la temperatura de la atmósfera y la temperatura de la bobina puede no evitarse, pero para minimizar una diferencia de materiales y calidades de enchapada para cada posición en la lámina de acero, la diferencia entre la temperatura de la atmósfera y la temperatura de la lámina de acero es de 80°C o menos, basándose en el punto temporal en el que se alcanza la temperatura diana del tratamiento térmico. Puede ser ideal reducir la diferencia de temperatura tanto como sea posible, pero la disminución de la diferencia de temperatura puede disminuir la tasa de aumento de la temperatura, de tal manera que puede ser difícil satisfacer toda la condición de tasa de aumento de la temperatura media, y por lo tanto, considerando esto, la diferencia se determina que sea de 5°C o más. La temperatura de la lámina de acero puede referirse a la temperatura medida desde una porción inferior (una porción más baja de la bobina) de la lámina de acero cargada (bobina), y la temperatura de la atmósfera puede referirse a la temperatura medida en un centro de un espacio interno del horno de calentamiento.

Después de fabricar la lámina de acero enchapada con aleación de aluminio por el procedimiento de fabricación descrito anteriormente, se puede realizar una formación por prensado en caliente de la lámina de acero enchapada con aleación de aluminio, fabricando así un miembro formado por prensado en caliente. En este caso, como la formación por prensado en caliente, se puede utilizar un procedimiento generalmente utilizado en el campo técnico, se puede realizar un tratamiento térmico en un intervalo de temperatura de Ac3-950°C, el calentamiento se realiza a una velocidad de aumento de la temperatura de 3-18°C/s desde 200°C hasta un intervalo de temperatura de Ac3-950°C, se realiza un tratamiento térmico durante 1-15 minutos como tiempo total de calentamiento, y se realiza la formación por prensado en caliente. El tiempo total de calentamiento puede definirse como el tiempo de calentamiento que incluye tanto el tiempo de calentamiento en el intervalo de aumento de temperatura como el tiempo de calentamiento en el intervalo de temperatura de Ac3-950°C.

[Mejor modo para la invención]

En adelante en la presente memoria, la presente divulgación se describirá en mayor detalle a través de realizaciones. No obstante, cabe destacar que las realizaciones son meramente para especificar la presente divulgación y no limitan su alcance. El alcance de la presente divulgación puede determinarse por los contenidos descritos en las reivindicaciones y los contenidos razonablemente inferidos de las mismas.

(Realización)

En primer lugar, se preparó una lámina de acero laminada en frío para formación por prensado en caliente con la composición indicada en la Tabla 1 como lámina de acero base, y la superficie de la lámina de acero se recubrió con un baño de revestimiento de tipo I con una composición de Al-9%Si-1,5%FE. Durante el enchapada, la cantidad de enchapada se ajustó a75g/m2 por una sola cara, y el enfriamiento se realizó a una velocidad de enfriamiento de 10°C/seg hasta 250°C después del enchapado de aluminio, y la tensión de enrollado se ajustó a3kg/mm2, obteniéndose así una lámina de acero enchapada en aluminio.

Tabla 1

A continuación, se llevó a cabo un tratamiento térmico de aleación en la lámina de acero enchapada en un horno de recocido discontinuo en las condiciones indicadas en la Tabla 2, y se realizó la formación por prensado en caliente 500 veces en cada muestra, obteniéndose así un miembro formado por prensado en caliente. Sin embargo, en el ejemplo comparativo 1, el tratamiento de aleación en caliente no se realizó sobre la lámina de acero aluminizada descrita con anterioridad, y la formación por prensa en caliente se realizó bajo las condiciones de la Tabla 2, obteniéndose así un miembro formado por prensa en caliente.

Tabla 2

A continuación, para la matriz utilizada en cada ejemplo de la invención y ejemplo comparativo, el miembro se fabricó 500 veces, se midió una profundidad de abrasión en 10 puntos aleatorios, y los valores promedio de los mismos se enumeran en la Tabla 3 a continuación. Entre 500 productos de cada ejemplo, se tomaron diez muestras al azar, cuyas superficies transversales se observaron con un microscopio electrónico de barrido para confirmar la ocupación de la capa más externa de la capa de aleación (III), y los valores promedio de la ocupación se enumeran en la Tabla 3 siguiente. También se midió la porosidad de la capa de aleación (III), cuyos resultados se enumeran en la Tabla 3. En la misma realización (ejemplo de la invención o ejemplo comparativo), se ha indicado que la desviación entre la ocupación en la capa más externa y la porosidad de la capa de aleación (III) no era grande.

Tabla 3

Como se indica en la Tabla 3, en cuanto a los ejemplos de la invención 1 a 3 en los que una relación de área de la capa de aleación (III) expuesta en la superficie más externa era del 10% o más, y la porosidad es del 5% o más, se ha confirmado que, incluso cuando el miembro formado por prensado en caliente se producía 500 veces de acuerdo con los ejemplos de la invención 1 a 3, una profundidad de abrasión promedio de la matriz era de 15 pm o menos, de tal manera que la abrasión de la matriz de formación por prensado en caliente se inhibía eficazmente. En cuanto al ejemplo comparativo 1, se formó por prensado en caliente una lámina de acero con revestimiento general Al-Si, y la proporción de área de la capa de aleación (III) expuesta en la superficie más externa era inferior al 10%, y la porosidad era baja, de modo que la abrasión de la matriz aumentó en gran medida en comparación con el ejemplo de la invención.

Además, como en el ejemplo comparativo 2, se realizó el tratamiento térmico de aleación de la capa aluminizada, pero la temperatura del tratamiento térmico de aleación fue baja, de manera que la aleación no se realizó suficientemente. En consecuencia, se ha confirmado que, como la proporción de área de la capa de aleación (III) expuesta en la superficie más externa era inferior al 10%, y la porosidad era baja, la abrasión de la matriz aumentaba significativamente como en el ejemplo comparativo 1.

Si bien las realizaciones de ejemplo se han ilustrado y descrito anteriormente, será evidente para los expertos en la técnica que pueden realizarse modificaciones y variaciones sin apartarse del alcance de la invención tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un miembro formado por prensado en caliente, que comprende:

una lámina de acero base que incluye, en peso, 0,04-0,5% de C, 0,01-2% de Si, 0,1-5% de Mn, 0,001-0,05% de P, 0,0001-0,02% de S, 0,001-1% de Al, 0,001-0,02% de N, y un resto de Fe y otras impurezas, en el que la lámina de acero base incluye además, opcionalmente, en peso, uno o más de 0,001-0,01% de B, 0,01-1% de Cr, y 0,001-0,2% de Ti; y

una capa enchapada de aleación de aluminio formada sobre la lámina de acero base; y

en el que la capa enchapada de aleación de aluminio incluye:

una capa de aleación (I) formada sobre la lámina de acero base y que incluye, en % en peso, 5-30% de Al, 0-10% de Si, y un resto de Fe y otras impurezas inevitables;

una capa de aleación (II) formada sobre la capa de aleación (I) y que incluye, en peso, del 30 al 60% de Al, del 0 al 5% de Si, y un resto de Fe y otras impurezas inevitables;

una capa de aleación (III) formada sobre la capa de aleación (II) y que incluye, en peso, un 20-50% de Al y un 5-20% de Si, y un resto de Fe y otras impurezas inevitables; y

una capa de aleación (IV) formada continua o discontinuamente sobre al menos una porción de una superficie de la capa de aleación (III) y que incluye, en % en peso, 30-60% de Al, 0-5% de Si, y un resto de Fe y otras impurezas inevitables,

en el que una proporción de la capa de aleación (III) expuesta en una superficie más externa de la capa enchapada de aleación de aluminio es igual o superior al 10%.

2. El miembro formado por prensado en caliente de la reivindicación 1,

en el que se forma una pluralidad de poros en la capa de aleación (III), y

en el que la porosidad de la capa de aleación (III) es del 5-50%.

3. Un procedimiento para fabricación del miembro formado por prensado en caliente de la reivindicación 1, comprendiendo el procedimiento:

aluminizar una superficie de una lámina de acero de base y enrollar la lámina de acero, obteniendo así una lámina de acero aluminizada;

recocer la lámina de acero aluminizada, obteniéndose así una lámina de acero aleada con aluminio y hierro; y

formar en caliente la lámina de acero enchapada con aleación de aluminio y hierro,

en el que la cantidad de aluminio enchapada es de30-200 g/m2 sobre la base de una única superficie lateral de la lámina de acero,

en el que la velocidad de enfriamiento a 250°C es inferior a 20°C/seg. tras el revestimiento de aluminio, en el que la tensión de enrollado es de 0,5-5kg/mm2 durante el enrollado,

en el que el recocido se realiza en un horno de recocido discontinuo a una temperatura de 550-750°C durante 30 minutos-50 horas,

en el que, cuando el calentamiento se realiza desde la temperatura ambiente hasta la temperatura de calentamiento durante el recocido, una tasa promedio de aumento de la temperatura es de 10-100°C/h, y una tasa promedio de aumento de la temperatura en un intervalo de 400-500°C es de 1-15°C/h,

en el que se determina que la diferencia entre la temperatura de la atmósfera del horno de recocido discontinuo y la temperatura de la lámina de acero es de 5-80°C, y

en el que se realiza un tratamiento térmico en un intervalo de temperatura de Ac3-950°C durante la formación por prensado en caliente, el calentamiento se realiza a una velocidad de aumento de la temperatura de 3-18°C/s hasta un intervalo de temperatura de 200°C a Ac3-950°C, y se realiza un tratamiento térmico durante 1-15 minutos como tiempo total de calentamiento, y se realiza la formación por prensado en caliente.

4. El procedimiento de la reivindicación 3, en el que una profundidad de abrasión promedio de 10 puntos de una matriz de formación por prensado en caliente es de 15 pm o menos cuando el miembro formado por prensado en caliente se produce 500 veces por el procedimiento de fabricación del miembro formado por prensado en caliente como en la reivindicación 3.