ES3038136T3 - Steel sheet and plated steel sheet - Google Patents

Steel sheet and plated steel sheet

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ES3038136T3
ES3038136T3 ES21939220T ES21939220T ES3038136T3 ES 3038136 T3 ES3038136 T3 ES 3038136T3 ES 21939220 T ES21939220 T ES 21939220T ES 21939220 T ES21939220 T ES 21939220T ES 3038136 T3 ES3038136 T3 ES 3038136T3
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Takuya Mitsunobu
Keitaro Matsuda
Jun Maki
Takehiro Takahashi
Hiroshi Takebayashi
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Abstract

Se proporciona: una lámina de acero que contiene 0,05-0,40 % de C, 0,2-3,0 % de Si y 0,1-5,0 % de Mn, que contiene un óxido granular en una capa superficial de la lámina de acero, y en la que el tamaño de grano promedio del óxido granular es de como máximo 300 nm, y la densidad numérica del óxido granular es de al menos 4,0/μm2, se incluye una capa de agotamiento de Si-Mn que tiene un espesor de al menos 3,0 μm desde la superficie de la lámina de acero, y las cantidades contenidas de Si y Mn en la capa de agotamiento de Si-Mn, excluidos los óxidos en una posición 1/2 del espesor, son cada una menos del 10 % de las cantidades contenidas de Si y Mn, respectivamente, en una parte central del espesor de la lámina de acero; y una lámina de acero chapada que utiliza la lámina de acero. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Chapa de acero y chapa de acero revestida
Campo
La presente invención se refiere a una chapa de acero y a una chapa de acero revestida. De manera más específica, la presente invención se refiere a una chapa de acero de alta resistencia y a una chapa de acero revestida que tiene una alta capacidad de revestimiento, resistencia a la LME y resistencia a la fragilización por hidrógeno.
Antecedentes
En los últimos años, las chapas de acero utilizadas en automóviles, electrodomésticos, materiales de construcción y otros campos diversos se han hecho cada vez más resistentes. Por ejemplo, el uso de una chapa de acero de alta resistencia ha aumentado en el campo de la automoción con el fin de reducir el peso del cuerpo del vehículo para mejorar el ahorro de combustible. Dicha chapa de acero de alta resistencia incluye normalmente elementos tales como C, Si y Mn para mejorar la resistencia del acero.
En la producción de una chapa de acero de alta resistencia, se efectúa generalmente tratamiento térmico, tal como recocido, después de la laminación. Además, entre los elementos normalmente incluidos en la chapa de acero de alta resistencia, los elementos fácilmente oxidables de Si y Mn pueden enlazarse con el oxígeno de la atmósfera durante el tratamiento térmico y formar en ocasiones una capa que incluye óxido en las proximidades de la superficie de la chapa de acero. Las formas que adopta dicha capa incluyen una forma en la que los óxidos que incluyen Si o Mn forman una película en el exterior (superficie) de la chapa de acero (capa de oxidación externa) y una forma en la que los óxidos se forman en el interior (capa superficial) de la chapa de acero (capa de oxidación interna).
Cuando se forma una capa de revestimiento (por ejemplo, una capa de revestimiento a base de Zn) en la superficie de una chapa de acero que tiene una capa de oxidación externa, los óxidos estarán presentes en forma de película en la superficie de la chapa de acero y, por lo tanto, impedirán la interdifusión entre los componentes del acero (por ejemplo, Fe) y los componentes del revestimiento (por ejemplo, Zn), afectando de este modo a la adherencia entre el acero y el revestimiento, lo que, en ocasiones, da lugar a una capacidad de revestimiento insuficiente (por ejemplo, habrá más partes sin revestir). Por lo tanto, desde el punto de vista de la mejora de la capacidad de revestimiento, una chapa de acero formada con una capa de oxidación interna es más preferible que una chapa de acero formada con una capa de oxidación externa.
En relación con las capas de oxidación internas, los PTL 1 y 2 describen una chapa de acero revestida de alta resistencia con una resistencia a la tracción de 980 MPa o más comprendida por una chapa de acero revestida que tiene una capa de revestimiento a base de zinc sobre una chapa de acero base que incluye C, Si, Mn, etc., y que tiene una capa de oxidación interna que incluye un óxido de Si y/o Mn en una capa superficial de la chapa de acero base.
Además, el PTL 3 propone un método de producción de chapa de acero galvanizado en caliente de alta resistencia con acero con alto contenido en Si controlando adecuadamente las condiciones de recocido, ya que, en el caso del acero con alto contenido de Si que tiene una concentración de Si en el acero del 0,3 % o más, el Si, etc. del acero se difunde a la capa superficial de la chapa de acero en forma de óxidos debido al calentamiento de la superficie de la chapa de acero y estos óxidos obstruyen la humectabilidad del revestimiento y empeoran la adherencia del revestimiento.
El PTL 4 describe una chapa de acero que tiene una determinada composición química del metal base en donde la chapa de acero tiene, desde una superficie del metal base hasta una profundidad de 5,0 mm o más, una capa oxidada interna en la que al menos una parte de un límite de grano cristalino está cubierta de óxidos, y en donde: en una región desde la superficie del metal base hasta una profundidad de 5,0 mm, un índice de cobertura del límite de grano de los óxidos es del 60 % o más.
El PTL 5 describe una chapa de acero de alta resistencia en donde una región 3 que contiene partículas de óxido, en la que las partículas de óxido que contienen Si y/o Mn cuyo tamaño de partícula es de 20 nm y/o más están dispersas con una distancia media entre partículas de 2,5 pm y/o menos, existe a una profundidad media en el intervalo de 0,3-15 pm desde la superficie, el tamaño promedio de las partículas de óxido en la región 3 es de 0,3 pm o menos, y la dureza promedio en una parte de 30 pm de profundidad desde la interfaz con la región 3 es de Hv 250 o más.
[Lista de citas]
[Bibliografía de patentes]
[PTL 1] Publicación de patente japonesa no examinada n.° 2016-130357
[PTL 2] Publicación de patente japonesa no examinada n.° 2018-193614
[PTL 3] Publicación de patente japonesa no examinada n.° 4-202632
[PTL 4] Publicación de patente europea no examinada n.° 3725904
[PTL 5] Publicación de patente japonesa no examinada n.° 2013-060630
Compendio
[Problema técnico]
Una chapa de acero de alta resistencia utilizada para miembros de automoción, etc., se utiliza en ocasiones en ambientes atmosféricos corrosivos en los que la temperatura y la humedad fluctúan mucho. Es conocido que si la chapa de acero de alta resistencia se expone a un ambiente atmosférico tan corrosivo, el hidrógeno generado en el proceso de corrosión penetrará en el acero. El hidrógeno que penetra en el acero se segregará en los límites de grano de martensita en la microestructura del acero y hará que los límites de grano se vuelvan quebradizos y, de este modo, puede causar grietas en la chapa de acero. El fenómeno de las grietas provocadas por este hidrógeno que penetra se denomina "agrietamiento por fragilización por hidrógeno" (agrietamiento retardado) y a menudo se convierte en un problema durante el trabajo de la chapa de acero. Por consiguiente, para impedir el agrietamiento por fragilización por hidrógeno, en la chapa de acero utilizada en entornos corrosivos, es eficaz para reducir la cantidad de hidrógeno acumulado en el acero.
Además, en el caso de estampación en caliente o soldadura, una chapa de acero revestida que comprende una chapa de acero de alta resistencia provista de una capa de revestimiento a base de Zn, etc., la chapa de acero revestida se trabaja a alta temperatura (por ejemplo, a aproximadamente 900 °C), por lo que posiblemente pueda trabajarse en un estado en el que el Zn incluido en la capa de revestimiento se haya fundido. En este caso, el Zn fundido penetra a veces en el acero y provoca grietas en el interior de la chapa. Este fenómeno se denomina "fragilización por metal líquido (LME)". Se sabe que las propiedades de fatiga de la chapa de acero se degradan debido a esta LME. Por consiguiente, para impedir el agrietamiento por LME, es eficaz evitar que el Zn, etc., incluido en la capa de revestimiento penetre en la chapa de acero.
Los PTL 1 y 2 enseñan que controlando la profundidad promedio de la capa de oxidación interna a un espesor de 4 gm o más y haciendo que la capa de oxidación interna actúe como lugares de trampas de hidrógeno por el método de oxidación en la zona de oxidación en una relación de aire o aire-combustible de 0,9 a 1,4 y a continuación reducción de la película de óxido en una atmósfera de hidrógeno en la zona de reducción, es posible impedir la penetración del hidrógeno y suprimir la fragilización por hidrógeno. De forma similar, el PTL 3 describe específicamente el calentamiento en la zona de oxidación en una relación de aire de 0,95 a 1,10. Sin embargo, en cada uno de estos documentos, no se ha estudiado en absoluto el control de la forma de los óxidos presentes en la capa de oxidación interna. Todavía se puede perfeccionar la resistencia a la fragilización por hidrógeno. Además, no se ha estudiado el perfeccionamiento de la resistencia a la LME.
Teniendo en cuenta estas circunstancias, el objeto de la presente invención es proporcionar una chapa de acero de alta resistencia y una chapa de acero revestida que tenga una alta capacidad de revestimiento, resistencia a la LME y resistencia a la fragilización por hidrógeno.
[Solución del problema]
Los inventores descubrieron que para resolver el problema anterior es importante formar óxidos en la capa superficial de la chapa de acero, es decir, en el interior de la chapa de acero y, además, controlar la forma de los óxidos presentes en la capa superficial de la chapa de acero y controlar también la capa empobrecida en Si-Mn formada en la capa superficial de la chapa de acero debido a la formación de dichos óxidos dentro de unos intervalos predeterminados de espesor y composición. Con más detalle, los inventores descubrieron que se podía conseguir una alta resistencia a la LME y resistencia a la fragilización por hidrógeno mediante la formación de óxidos internos para garantizar una alta capacidad de revestimiento y la formación, en forma de óxidos, de óxidos granulares presentes en el interior de los granos de cristal de la estructura metalográfica con una finura suficiente y en gran cantidad para que los óxidos granulares no solo actúen como lugares de trampa para el hidrógeno que podría penetrar en el acero en entornos corrosivos, sino que también actúen como lugares de trampa para el Zn que podría penetrar en el acero durante la estampación en caliente o soldadura y la formación de una capa empobrecida en Si-Mn con un espesor y una composición predeterminados en la capa superficial de la chapa de acero para promover de este modo la difusión del hidrógeno en el acero y mejorar la capacidad de descarga del hidrógeno desde el interior del acero.
La presente invención se basa en las conclusiones anteriores y se define en las reivindicaciones.
[Efectos ventajosos de la invención]
Según la presente invención, los óxidos granulares presentes en un tamaño fino y en gran cantidad en la capa superficial de la chapa de acero pueden actuar como lugares de trampa para el hidrógeno que penetra en la chapa de acero en ambientes corrosivos. Como resultado, se puede suprimir en gran medida la cantidad de hidrógeno que penetra en él en un entorno corrosivo y se puede mejorar considerablemente la resistencia a la fragilización por hidrógeno. Además, los óxidos granulares también actúan como lugares de trampa para el Zn que penetra en el acero durante la estampación en caliente o soldadura. La cantidad de Zn que penetra en él puede suprimirse en gran medida y la resistencia a la LME puede mejorarse notablemente. Por otra parte, según la presente invención, al incluir una capa empobrecida en Si-Mn con un espesor y una composición predeterminados, es posible favorecer la difusión del hidrógeno y perfeccionar la capacidad de descarga del hidrógeno desde el interior del acero. Como resultado, es posible descargar el hidrógeno que ha penetrado y reducir la cantidad de hidrógeno acumulado en el acero, así como mejorar considerablemente la resistencia a la fragilización por hidrógeno. Por último, debido a que los óxidos granulares y los óxidos de límite de grano opcionales se forman en el interior de la chapa de acero, al formar la capa de revestimiento, los constituyentes del acero y los constituyentes del revestimiento se interdifunden suficientemente, lo que permite lograr una elevada capacidad de revestimiento. Por consiguiente, mediante la presente invención, es posible lograr una alta capacidad de revestimiento, resistencia a la LME y resistencia a la fragilización por hidrógeno en una chapa de acero de alta resistencia.
Breve descripción de los dibujos
La FIG. 1 es una vista esquemática en sección transversal de una chapa de acero que tiene una capa de oxidación externa.
La FIG. 2 es una vista esquemática en sección transversal de la chapa de acero según una realización de la presente invención.
La FIG. 3 es una vista esquemática para explicar la medición de la Relación A de la chapa de acero de la FIG. 2.
La FIG. 4 es una vista esquemática en sección transversal de la chapa de acero según otra realización de la presente invención.
La FIG. 5 es una vista esquemática para explicar la medición de la Relación A de la chapa de acero de la FIG. 4.
Descripción de las realizaciones
<Chapa de acero>
La chapa de acero según la presente invención tiene una composición química que comprende, en % en masa, C: de 0,05 a 0,40 %,
Si: de 0,2 a 3,0 %,
Mn: de 0,1 a 5,0 %,
sol. Al: de 0 a menos de 0,4000 %,
P: 0,0300 % o menos,
S: 0,0300 % o menos,
N: 0,0100 % o menos,
B: de 0 a 0,010 %,
Ti: de 0 a 0,150 %,
Nb: de 0 a 0,150 %,
V: de 0 a 0,150 %,
Cr: de 0 a 2,00 %,
Ni: de 0 a 2,00 %,
Cu: de 0 a 2,00 %,
Mo: de 0 a 1,00 %,
W: de 0 a 1,00 %,
Ca: de 0 a 0,100 %,
Mg: de 0 a 0,100 %,
Zr: de 0 a 0,100 %,
Hf: de 0 a 0,100 %,
REM: de 0 a 0,100 % y
un resto de Fe e impurezas, en donde
una capa superficial de la chapa de acero contiene óxidos granulares,
un tamaño promedio de grano de los óxidos granulares es de 300 nm o menos,
una densidad numérica de los óxidos granulares es de 4,0/gm2 o más,
la chapa de acero comprende una capa empobrecida en Si-Mn con un espesor de 3,0 gm o más desde la superficie de la chapa de acero, y
los contenidos de Si y Mn de la capa empobrecida en Si-Mn en 1/2 posición del espesor y que no contiene óxidos son respectivamente inferiores al 10 % de los contenidos de Si y Mn en una parte central del espesor de la chapa de acero.
En la producción de una chapa de acero de alta resistencia, se lamina una plancha de acero ajusta a una composición química predeterminada (normalmente, laminado en caliente y laminado en frío), a continuación, generalmente se recuece con el fin de obtener la microestructura deseada, etc. En el recocido, los componentes de la chapa de acero que se oxidan con relativa facilidad (por ejemplo, Si y Mn) se enlazan con el oxígeno de la atmósfera de recocido, de modo que se forma una capa que incluye óxidos en las proximidades de la superficie de la chapa de acero. Por ejemplo, como la chapa 1 de acero mostrada en la FIG. 1, se forma una capa 2 de oxidación externa en forma de película sobre la superficie del acero base 3 (es decir, el exterior del acero base 3). Si se forma una capa 2 de oxidación externa en forma de película sobre la superficie del acero base 3, en el caso de formar una capa de revestimiento (por ejemplo, una capa de revestimiento a base de zinc), la capa 2 de oxidación externa impedirá la interdifusión entre los componentes del revestimiento (por ejemplo, Zn, Al) y los constituyentes del acero (por ejemplo, Fe), por lo que, en ocasiones, no se puede garantizar una adherencia suficiente entre el acero y el revestimiento y se producen piezas no revestidas donde no se forma ninguna capa de revestimiento.
En cambio, como se ilustra en la FIG. 2, la chapa 11 de acero según la presente invención no tiene una capa 2 de oxidación externa formada en la superficie del acero base 3 como la chapa 1 de acero mostrada en la FIG.
1, sino que tiene óxidos granulares 12 presentes en el interior del acero base 14 y opcionalmente tiene óxidos 13 de límite de grano presentes en los límites de los granos de cristal de la estructura metalográfica. Por consiguiente, al formar una capa de revestimiento en la superficie de la chapa 11 de acero, la chapa 11 de acero según la presente invención en la que se forman óxidos granulares 12 y óxidos 13 de límite de grano opcionales en el interior del acero base 14 puede lograr una interdifusión suficiente entre los constituyentes del revestimiento y los constituyentes del acero y puede obtener una alta capacidad de revestimiento en comparación con la chapa 1 de acero que tiene una capa 2 de oxidación externa. Por lo tanto, los inventores han descubierto que desde el punto de vista de lograr una alta capacidad de revestimiento, es eficaz controlar las condiciones durante el recocido para formar óxidos en el interior de la chapa de acero. La expresión "alta capacidad de revestimiento", cuando se usa con respecto a una chapa de acero, significa que al revestir la chapa de acero, es posible formar una capa de revestimiento en un estado en el que hay pocas partes no revestidas (partes en las que no se forma la capa de revestimiento) (por ejemplo, 5,0 % de área o menos) o ninguna. Además, la expresión "alta capacidad de revestimiento", cuando se usa con respecto a una chapa de acero revestida, significa una chapa de acero revestida en un estado con muy pocas partes no revestidas (por ejemplo, 5,0 % de área o menos) o ninguna en absoluto.
Además, una chapa de acero de alta resistencia utilizada en un entorno atmosférico, en particular, una chapa de acero de alta resistencia para automóviles, se expone y utiliza repetidamente en diversos entornos de temperatura y humedad diferentes. Tal entorno se denomina "entorno atmosférico corrosivo". Se sabe que se genera hidrógeno en el proceso de corrosión en el ambiente atmosférico corrosivo. Por otra parte, el hidrógeno penetra más profundamente que la región de la capa superficial del acero y se segrega en los límites de grano de martensita de la microestructura de la chapa de acero, provocando de este modo la fragilización de los límites de grano y desencadenando el agrietamiento por fragilización por hidrógeno (agrietamiento retardado) en la chapa de acero. La martensita es una estructura dura, por lo que tiene una alta susceptibilidad al hidrógeno y es más vulnerable al agrietamiento por fragilización por hidrógeno. Dicho agrietamiento puede convertirse en un problema cuando se trabaja la chapa de acero. Por consiguiente, para impedir el agrietamiento por fragilización por hidrógeno, en una chapa de acero de alta resistencia utilizada en un entorno atmosférico corrosivo, es eficaz para reducir la cantidad de hidrógeno acumulado en el acero, más específicamente, la cantidad de hidrógeno acumulado en posiciones más profundas que la región de la capa superficial de la chapa de acero. Los inventores han descubierto que, controlando la forma de los óxidos presentes en la capa superficial de una chapa de acero, más específicamente, haciendo que los óxidos del interior de la chapa de acero sean "óxidos granulares" con un tamaño promedio de grano y una densidad numérica en intervalos predeterminados y, además, controlando la capa empobrecida en Si-Mn formada debido al descenso de las concentraciones de Si y Mn del entorno causada por la formación de dichos óxidos internos hasta dentro de unos intervalos predeterminados de espesor y composición, los óxidos granulares actúan como lugares de trampas para el hidrógeno que penetra en la chapa de acero en la región de la capa superficial de la chapa de acero en un entorno corrosivo y la capa empobrecida en Si-Mn promueve la difusión del hidrógeno penetrante para mejorar la descarga de hidrógeno desde el interior del acero y que, como resultado, la cantidad de hidrógeno acumulado en la chapa de acero utilizada en un entorno corrosivo pueda reducirse no solo mediante la supresión de la penetración del hidrógeno, sino también la promoción de la descarga del hidrógeno que ha penetrado al exterior del sistema. Por "alta resistencia a la fragilización por hidrógeno" se entiende un estado en el que la cantidad de hidrógeno acumulado en la chapa de acero o en la chapa de acero revestida se reduce lo suficiente para que pueda suprimirse suficientemente el agrietamiento por fragilización por hidrógeno.
Los inventores analizaron detalladamente la relación entre la forma de los óxidos y su eficacia como trampas de hidrógeno. Como resultado, descubrieron que, como se muestra en la FIG. 2, era eficaz que los óxidos granulares 12 dispersos en forma de granos en la capa superficial del acero base 14 estuvieran presentes separados unos de otros en un tamaño fino y en grandes cantidades, más concretamente, que los óxidos granulares estuvieran presentes con un tamaño promedio de grano de 300 nm o menos y una densidad numérica de 4,0/gm2 o menos. Sin quedar ligado a teoría alguna, se cree que la función de los óxidos de la chapa de acero de atrapar el hidrógeno penetrante tiene una correlación positiva con la superficie de los óxidos. Es decir, se cree que al dispersarse los óxidos separados entre sí en un tamaño fino y una gran cantidad en la capa superficial de la chapa de acero, aumenta la superficie de los óxidos en la capa superficial de la chapa de acero y se perfecciona la función de trampa de hidrógeno. Por lo tanto, los inventores han descubierto que es importante, desde el punto de vista de conseguir una alta resistencia a la penetración del hidrógeno y, a su vez, obtener una alta resistencia a la fragilización por hidrógeno, controlar las condiciones en el momento de la producción de la chapa de acero, en particular en el momento del recocido, de modo que los óxidos granulares que funcionan trampas para el hidrógeno que penetra en el acero en un entorno corrosivo están presentes en un tamaño fino y en gran cantidad. La estructura metalográfica de la capa superficial de la chapa de acero está constituida normalmente por una estructura metalográfica más blanda que la del interior de la chapa de acero (por ejemplo, en una posición de 1/8 o 1/4 del espesor) y, por lo tanto, aunque haya hidrógeno en la capa superficial de la chapa de acero, el agrietamiento por fragilización por hidrógeno no será particularmente problemático.
Además, los inventores analizaron en detalle la relación entre la forma de la capa empobrecida en Si-Mn formada debido a la caída de las concentraciones de Si y Mn en los alrededores causada por la formación de óxidos granulares 12 y otros óxidos internos tales como los mostrados en la FIG. 2 y la capacidad de descarga del hidrógeno y, como resultado, descubrieron que era eficaz controlar la capa empobrecida en Si-Mn a intervalos predeterminados de espesor y composición, más específicamente, hacer que el espesor de la capa empobrecida en Si-Mn sea de 3,0 gm o más desde la superficie de la chapa de acero y controlar que los contenidos de Si y Mn de la capa empobrecida en Si-Mn que no contiene óxidos en la posición 1/2 del espesor sean respectivamente inferiores al 10 % de los contenidos de Si y Mn en la parte central del espesor de la chapa de acero (más adelante, estos valores se denominarán también "tasa de agotamiento de Si" y "tasa de agotamiento de Mn"). Sin quedar ligado a teoría alguna, en el caso de acero que contenga una gran cantidad de Si y/o Mn, el Si y/o el Mn disueltos en el acero también aumentan y, por lo tanto, se cree que estos Si y/o Mn disueltos obstruyen la difusión del hidrógeno y, en consecuencia, disminuye la velocidad de difusión del hidrógeno en el acero. Como se muestra en la FIG. 2, si se forman óxidos granulares 12 y opcionalmente óxidos 13 de límite de grano y otros óxidos internos en la capa superficial de la chapa de acero, el Si y el Mn que se habían disuelto en el acero se consumen en forma de óxidos internos y, por los tanto, en la capa superficial de la chapa de acero, se forman óxidos internos y en los alrededores se forma una capa empobrecida en Si-Mn en la que las concentraciones de Si y Mn descienden relativamente. Por lo tanto, haciendo que la capa empobrecida en Si-Mn sea relativamente gruesa, concretamente controlando el espesor de la capa empobrecida en Si-Mn a 3,0 pm o más desde la superficie de la chapa de acero (si hay una capa de revestimiento presente en la superficie de la chapa de acero, la interfaz de la capa de revestimiento y la chapa de acero), se cree posible asegurar suficientemente las vías de difusión para el hidrógeno, mientras que, al hacer además que los contenidos de Si y Mn de la capa empobrecida en Si-Mn sean suficientemente bajos, concretamente controlando las tasas de agotamiento de Si y Mn a menos del 10 % respectivamente, se cree posible reducir suficientemente la cantidad de Si y Mn disueltos que impiden la difusión del hidrógeno. Por lo tanto, al incluir una capa empobrecida en Si-Mn de espesor y composición controlados en los intervalos anteriores, se cree que es posible favorecer la difusión del hidrógeno y perfeccionar notablemente la capacidad de descarga del hidrógeno desde el interior del acero. Por consiguiente, combinando los óxidos granulares antes mencionados y la capa empobrecida en Si-Mn para de este modo perfeccionar tanto la resistencia a la penetración de hidrógeno como la capacidad de descarga de hidrógeno, es posible perfeccionar enormemente la resistencia a la fragilización por hidrógeno de la chapa de acero en su conjunto.
Además, se sabe que el agrietamiento por fragilización por hidrógeno se produce en ocasiones no solo cuando se usa una chapa de acero de alta resistencia, tal como se ha explicado anteriormente en un entorno atmosférico corrosivo, sino también en el recocido en el momento de producir la chapa de acero de alta resistencia debido a que el hidrógeno presente en la atmósfera de recocido penetra más profundamente que la región de la capa superficial del acero base. En este momento, los inventores descubrieron que la combinación de los óxidos granulares y la capa empobrecida en Si-Mn actúa eficazmente no solo para usar en un entorno atmosférico corrosivo, sino también para la supresión de la penetración de hidrógeno en la chapa de acero en el momento del recocido en el proceso de producción y para la descarga del hidrógeno penetrante y, como resultado, se puede conseguir una alta resistencia a la fragilización por hidrógeno tanto en el momento de la producción de la chapa de acero como en el momento de su uso.
Por otro lado, al estampar en caliente o soldar una chapa de acero revestida que tiene una capa de revestimiento que incluye Zn en la superficie de la chapa de acero, debido a la alta temperatura durante el trabajo, en ocasiones, el Zn incluido en la capa de revestimiento se funde. Si el Zn se funde, el Zn fundido penetrará en el acero. Si se trabaja en ese estado, en ocasiones, se producirá un agrietamiento por fragilización por metal líquido (LME) en el interior de la chapa de acero y las propiedades de fatiga de la chapa de acero se degradarán debido a la LME. Los inventores descubrieron que si los óxidos granulares tienen el tamaño promedio de grano y la densidad numérica deseados, pueden contribuir no solo a perfeccionar la resistencia a la fragilización por hidrógeno, sino también a mejorar la resistencia a la LME. Con más detalle, descubrieron que los óxidos granulares actúan como trampas para el Zn que intenta penetrar en el acero durante el trabajo a alta temperatura. Debido a esto, el Zn que trata de penetrar en el acero durante, por ejemplo, la estampación en caliente, queda atrapado por los óxidos granulares en la capa superficial de la chapa de acero y se suprime adecuadamente la penetración del Zn en los límites de grano del cristal. Por consiguiente, descubrieron que no solo para perfeccionar la resistencia a la penetración de hidrógeno antes mencionada, sino también para mejorar la resistencia a la LME, es importante que los óxidos granulares estén presentes en un tamaño fino y en gran cantidad. La chapa de acero según la presente invención no se limita necesariamente a tal chapa de acero revestida y abarca también una chapa de acero sin revestimiento. La razón es que incluso una chapa de acero que no esté revestida puede sufrir agrietamiento por LME, por ejemplo, en el momento de soldarla por puntos con chapa de acero galvanizado, debido a la fusión del zinc en la chapa de acero galvanizado que penetra en la chapa de acero que no está revestida.
A continuación, se explicará detalladamente la chapa de acero según la presente invención. El espesor de la chapa de acero según la presente invención no está particularmente limitado, pero puede ser, por ejemplo, de 0,1 a 3,2 mm.
[Composición química de la chapa de acero]
La composición química contenida en la chapa de acero según la presente invención se explicará a continuación. El "%" relativo al contenido de los elementos, salvo que se especifique lo contrario, significará "% en masa". En los intervalos numéricos en la composición química, un intervalo numérico expresado mediante "a", salvo que se indique lo contrario, significará un intervalo que tiene los valores numéricos antes y después de la "a" como el valor límite inferior y el valor límite superior.
(C: 0,05 a 0,40 %)
El C (carbono) es un elemento importante para garantizar la resistencia del acero. Para garantizar suficientemente la resistencia y además obtener la forma deseada de los óxidos internos, el contenido de C es de 0,05 % o más. El contenido de C es preferiblemente de 0,07 % o más, más preferiblemente de 0,10 % o más, aún más preferiblemente de 0,12 % o más. Por otro lado, si el contenido de C es excesivo, la capacidad de soldadura puede disminuir. Por consiguiente, el contenido de C es de 0,40 % o menos. El contenido de C también puede ser de 0,38 % o menos, 0,35 % o menos, 0,32 % o menos o 0,30 % o menos.
(Si: 0,2 a 3,0 %)
El Si (silicio) es un elemento eficaz para la mejora de la resistencia del acero. Para garantizar una resistencia suficiente y, además, provocar suficientemente la formación de los óxidos deseados, en particular, óxidos granulares en el interior de la chapa de acero, el contenido de Si es de 0,2 % o más. El contenido de Si es preferiblemente de 0,3 % o más, más preferiblemente de 0,5 % o más, más preferiblemente de 1,0 % o más. Por otro lado, si el contenido de Si es excesivo, se forman óxidos externos en exceso y, a su vez, se puede desencadenar un deterioro de las propiedades de la superficie. Además, se puede provocar el engrosamiento de los óxidos granulares. Por consiguiente, el contenido de Si es de 3,0 % o menos. El contenido de Si también puede ser de 2,8 % o menos, 2,5 % o menos, 2,3 % o menos o 2,0 % o menos.
(Mn: 0,1 a 5,0 %)
El Mn (manganeso) es un elemento eficaz para obtener estructuras duras que mejoran la resistencia del acero. Para garantizar una resistencia suficiente y hacer además que los óxidos deseados, en particular óxidos granulares, se forme suficientemente en el interior de la chapa de acero, el contenido de Mn es de 0,1 % o más. El contenido de Mn es preferiblemente de 0,5 % o más, más preferiblemente de 1,0 % o más, más preferiblemente de 1,5 % o más. Por otro lado, si el contenido de Mn es excesivo, se formarán óxidos externos en exceso, la estructura metalográfica puede volverse irregular debido a la segregación de Mn y la maleabilidad puede disminuir. Además, se puede provocar el engrosamiento de los óxidos granulares. Por consiguiente, el contenido de Mn es de 5,0 % o menos. El contenido de Mn también puede ser de 4,5 % o menos, 4,0 % o menos, 3,5 % o menos o 3,0 % o menos.
(sol. Al: 0 a menos de 0,4000 %)
El Al (aluminio) es un elemento que actúa como desoxidante. El contenido de Al también puede ser de 0 %, pero, para obtener un efecto desoxidante suficiente, el contenido de Al es preferiblemente de 0,0010 % o más. El contenido de Al es más preferiblemente de 0,0050 % o más, más preferiblemente de 0,0100 % o más, aún más preferiblemente de 0,0150 % o más. Por otro lado, si el contenido de Al es excesivo, puede provocar una reducción de la maleabilidad o un deterioro de las propiedades superficiales. Por lo tanto, el contenido de Al es inferior al 0,4000 %. El contenido de Al puede ser de 0,3900 % o menos, 0,3800 % o menos, 0,3700 % o menos, 0,3500 % o menos, 0,3400 % o menos, 0,3300 % o menos, 0,3000 % o menos o 0,2000 % o menos. Por contenido de Al se entiende el contenido del denominado Al soluble en ácido (sol. Al).
(P: 0,0300 % o menos)
El P (fósforo) es una impureza que suele contener el acero. Si este contiene un exceso de P, la capacidad de soldadura puede disminuir. Por consiguiente, el contenido de P es de 0,0300 % o menos. El contenido de P es preferiblemente de 0,0200 % o menos, más preferiblemente de 0,0100 % o menos, aún más preferiblemente de 0,0050 % o menos. El límite inferior del contenido de P es de 0 %, pero, desde el punto de vista de los costes de producción, el contenido de P puede ser superior al 0 % o igual o superior al 0,0001 %.
(S: 0,0300 % o menos)
El S (azufre) es una impureza que suele contener el acero. Si este contiene un exceso de S, la capacidad de soldadura puede disminuir y, además, la cantidad de MnS precipitado puede aumentar y la capacidad de plegado u otra maleabilidad puede disminuir. Por consiguiente, el contenido de S es de 0,0300 % o menos. El contenido de S es preferiblemente de 0,0100 % o menos, más preferiblemente de 0,0050 % o menos, aún más preferiblemente de 0,0020 % o menos. El límite inferior del contenido de S es de 0 %, pero, desde el punto de vista de los costes de desulfurización, el contenido de S puede ser superior al 0 % o igual o superior al 0,0001 %.
(N: 0,0100 % o menos)
El N (nitrógeno) es una impureza que suele contener el acero. si este contiene un exceso de N, la capacidad de soldadura puede disminuir. Por consiguiente, el contenido de N es de 0,0100 % o menos. El contenido de N es preferiblemente de 0,0080 % o menos, más preferiblemente de 0,0050 % o menos, aún más preferiblemente de 0,0030 % o menos. El límite inferior del contenido de N es de 0 %, pero, desde el punto de vista de los costes de producción, el contenido de N puede ser superior al 0 % o igual o superior al 0,0010 %.
La composición química básica de la chapa de acero según la presente invención es como se ha explicado anteriormente. Además, la chapa de acero puede contener, en función de las necesidades, los siguientes elementos opcionales. La inclusión de estos elementos no es esencial. Los límites inferiores de contenido de estos elementos son del 0 %.
(B: 0 a 0,010 %)
El B (boro) es un elemento que contribuye a aumentar la templabilidad y a mejorar la resistencia y, además, se segrega en los límites de grano para reforzarlos y mejorar la tenacidad. El contenido en B puede ser de 0 %, pero puede incluirse en función de las necesidades para obtener el efecto mencionado. El contenido de B puede ser de 0,0001 % o más, 0,0005 % o más o 0,001 % o más. Por otro lado, desde el punto de vista de garantizar una tenacidad y soldabilidad suficientes, el contenido de B es de 0,010 % o menos y puede ser de 0,008 % o menos o también de 0,006 % o menos.
(Ti: 0 a 0,150 %)
El Ti (titanio) es un elemento que precipita durante el enfriamiento del acero en forma de TiC y contribuye a la mejora de la resistencia. El contenido de Ti puede ser de 0 %, pero puede incluirse en función de las necesidades para obtener el efecto mencionado. El contenido de Ti puede ser de 0,001 % o más, 0,003 % o más, 0,005 % o más o 0,010 % o más. Por otro lado, si hay un contenido excesivo de Ti, se forma TiN grueso y la tenacidad puede verse perjudicada. Por este motivo, el contenido de Ti es de 0,150 % o menos y puede ser también de 0,100 % o menos o de 0,050 % o menos.
(Nb: 0 a 0,150 %)
El Nb (niobio) es un elemento que contribuye a la mejora de la resistencia mediante la mejora de la templabilidad. El contenido en Nb puede ser de 0 %, pero puede incluirse en función de las necesidades para obtener el efecto mencionado. El contenido de Nb puede ser de 0,001 % o más, 0,005 % o más, 0,010 % o más o 0,015 % o más. Por otro lado, desde el punto de vista de garantizar una tenacidad y soldabilidad suficientes, el contenido de Nb es de 0,150 % o menos y puede ser también de 0,100 % o menos o de 0,060 % o menos.
(V: 0 a 0,150 %)
El V (vanadio) es un elemento que contribuye a la mejora de la resistencia mediante la mejora de la templabilidad. El contenido de V puede ser de 0 %, pero puede incluirse en función de las necesidades para obtener el efecto mencionado. El contenido de V puede ser de 0,001 % o más, 0,010 % o más, 0,020 % o más o 0,030 % o más. Por otro lado, desde el punto de vista de garantizar una tenacidad y soldabilidad suficientes, el contenido de V es de 0,150 % o menos y puede ser de 0,100 % o menos o de 0,060 % o menos.
(Cr: 0 a 2,00 %)
El Cr (cromo) es eficaz para aumentar la templabilidad del acero y aumentar su resistencia. El contenido de Cr puede ser de 0 %, pero puede incluirse en función de las necesidades para obtener el efecto mencionado. El contenido de Cr puede ser de 0,01 % o más, 0,10 % o más, 0,20 % o más, 0,50 % o más o 0,80 % o más. Por otro lado, si hay un contenido excesivo de Cr, se forman carburos de Cr en gran cantidad y, por el contrario, la templabilidad puede verse perjudicada, por lo que el contenido de Cr es de 2,00 % o menos y puede ser de 1,80 % o menos o de 1,50 % o menos.
(Ni: 0 a 2,00 %)
El Ni (níquel) es un elemento eficaz para aumentar la templabilidad del acero y aumentar su resistencia. El contenido en Ni puede ser de 0 %, pero puede incluirse en función de las necesidades para obtener el efecto mencionado. El contenido de Ni puede ser de 0,01 % o más, 0,10 % o más, 0,20 % o más, 0,50 % o más o 0,80 % o más. Por otro lado, el aumento excesivo del Ni provoca un aumento de los costes. Por lo tanto, el contenido de Ni es de 2,00 % o menos y puede ser también de 1,80 % o menos o de 1,50 % o menos.
(Cu: 0 a 2,00 %)
El Cu (cobre) es un elemento eficaz para aumentar la templabilidad del acero y aumentar su resistencia. El contenido de Cu puede ser de 0 %, pero puede incluirse en función de las necesidades para obtener el efecto mencionado. El contenido de Cu puede ser de 0,001 % o más, 0,005 % o más o 0,01 % o más. Por otro lado, desde el punto de vista de la supresión de un descenso de la tenacidad, agrietamiento de las planchas tras la colada y disminución de la soldabilidad, el contenido de Cu es de 2,00 % o menos y puede ser de 1,80 % o menos, 1,50 % o menos o 1,00 % o menos.
(Mo: 0 a 1,00 %)
El Mo (molibdeno) es un elemento eficaz para aumentar la templabilidad del acero y aumentar su resistencia.
El contenido de Mo puede ser de 0 %, pero puede incluirse en función de las necesidades para obtener el efecto mencionado. El contenido de Mo puede ser de 0,01 % o más, 0,10 % o más, 0,20 % o más o 0,30 % o más. Por otro lado, desde el punto de vista de la supresión de un descenso de la tenacidad y de la soldabilidad, el contenido de Mo es de 1,00 % o menos y puede ser también de 0,90 % o menos o de 0,80 % o menos.
(W: 0 a 1,00 %)
El W (wolframio) es un elemento eficaz para aumentar la templabilidad del acero y aumentar su resistencia. El contenido de W puede ser de 0 %, pero puede incluirse en función de las necesidades para obtener el efecto mencionado. El contenido de W puede ser de 0,001 % o más, 0,005 % o más o 0,01 % o más. Por otro lado, desde el punto de vista de la supresión de un descenso de la tenacidad y de la soldabilidad, el contenido de W es de 1,00 % o menos y puede ser también de 0,90 % o menos, 0,80 % o menos, 0,50 % o menos o 0,10 % o menos.
(Ca: 0 a 0,100 %)
El Ca (calcio) es un elemento que contribuye al control de las inclusiones, en particular, dispersión fina de inclusiones, y tiene la acción de aumentar la tenacidad. El contenido de Ca puede ser de 0 %, pero puede incluirse en función de las necesidades para obtener el efecto mencionado. El contenido de Ca también puede ser de 0,0001 % o más, 0,0005 % o más o 0,001 % o más. Por otro lado, si hay un contenido excesivo de Ca, a veces aparecerá una degradación de las propiedades de la superficie. Por este motivo, el contenido de Ca es de 0,100 % o menos y puede ser de 0,080 % o menos, 0,050 % o menos, 0,010 % o menos o 0,005 % o menos.
(Mg: 0 a 0,100 %)
El Mg (magnesio) es un elemento que contribuye al control de las inclusiones, en particular, dispersión fina de inclusiones, y tiene la acción de aumentar la tenacidad. El contenido de Mg puede ser de 0 %, pero puede incluirse en función de las necesidades para obtener el efecto mencionado. El contenido de Mg también puede ser de 0,0001 % o más, 0,0005 % o más o 0,001 % o más. Por otro lado, si hay un contenido excesivo de Mg, a veces aparecerá una degradación de las propiedades de la superficie. Por este motivo, el contenido de Mg es de 0,100 % o menos y puede ser también de 0,090 % o menos, 0,080 % o menos, 0,050 % o menos o 0,010 % o menos.
(Zr: 0 a 0,100 %)
El Zr (circonio) es un elemento que contribuye al control de las inclusiones, en particular, dispersión fina de inclusiones, y tiene la acción de aumentar la tenacidad. El contenido de Zr puede ser de 0 %, pero puede incluirse en función de las necesidades para obtener el efecto mencionado. El contenido de Zr también puede ser de 0,001 % o más, 0,005 % o más o 0,010 % o más. Por otro lado, si hay un contenido excesivo de Zr, a veces aparecerá una degradación de las propiedades de la superficie. Por este motivo, el contenido de Zr es de 0,100 % o menos y puede ser de 0,050 % o menos, 0,040 % o menos o 0,030 % o menos.
(Hf: 0 a 0,100 %)
El Hf (hafnio) es un elemento que contribuye al control de las inclusiones, en particular, dispersión fina de inclusiones, y tiene la acción de aumentar la tenacidad. El contenido de Hf puede ser de 0 %, pero puede incluirse en función de las necesidades para obtener el efecto mencionado. El contenido de Hf también puede ser de 0,0001 % o más, 0,0005 % o más o 0,001 % o más. Por otro lado, si hay un contenido excesivo de Hf, a veces aparecerá una degradación de las propiedades de la superficie. Por lo tanto, el contenido de Hf es de 0,100 % o menos y puede ser de 0,050 % o menos, 0,030 % o menos o 0,010 % o menos.
(REM: 0 a 0,100 %)
Un REM (elemento de tierras raras) es un elemento que contribuye al control de las inclusiones, en particular, dispersión fina de inclusiones, y tiene la acción de aumentar la tenacidad. El contenido de REM puede ser de 0 %, pero puede incluirse en función de las necesidades para obtener el efecto mencionado. El contenido de REM también puede ser de 0,0001 % o más, 0,0005 % o más o 0,001 % o más. Por otro lado, si hay un contenido excesivo de REM, a veces aparecerá una degradación de las propiedades de la superficie. Por este motivo, el contenido de REM es de 0,100 % o menos y puede ser también de 0,050 % o menos, 0,030 % o menos o 0,010 % o menos. REM es el acrónimo en inglés de metales de tierras raras e indica elementos pertenecientes a la serie de los lantánidos. Normalmente se añade un REM como mischmetal.
En la chapa de acero según la presente invención, el resto, excluyendo la composición química anterior, comprende Fe e impurezas. En el presente documento, "impurezas" significa constituyentes, etc., que entran desde el mineral, chatarra y otras materias primas y diversos factores del proceso de fabricación cuando se produce industrialmente chapa de acero.
En la presente invención, la composición química de la chapa de acero puede analizarse utilizando una técnica de análisis elemental conocida por los expertos en la materia. Por ejemplo, se realiza mediante espectrometría de masas de plasma acoplada inductivamente (ICP-MS). Sin embargo, el C y el S pueden medirse mediante combustión-absorción infrarroja, y el N puede medirse utilizando fusión-conductividad térmica de gas inerte. Estos análisis pueden realizarse en muestras tomadas de la chapa de acero mediante un método basado en la norma JIS G0417: 1999.
[Capa superficial]
En la presente invención, la "capa superficial" de la chapa de acero significa una región desde la superficie de la chapa de acero (en el caso de una chapa de acero revestida, la interfaz entre la chapa de acero y la capa de revestimiento) hasta una profundidad predeterminada en la dirección del espesor. La "profundidad predeterminada" suele ser de 50 pm o menos.
Como se ilustra en la FIG. 2, la chapa 11 de acero según la presente invención incluye óxidos granulares 12 en la capa superficial de la chapa 11 de acero. Preferiblemente, los óxidos granulares 12 solo están presentes en la capa superficial de la chapa 11 de acero. Al estar presentes los óxidos granulares 12 en el interior del acero base 14 (es decir, al estar presentes como óxidos internos), es posible que la chapa 11 de acero tenga una alta capacidad de revestimiento en comparación con el caso en el que hay una capa 2 de oxidación externa en la superficie del acero base 3 mostrado en la FIG. 1. Se cree que esto se debe al hecho de que, en relación con la formación de los óxidos internos, no está presente ninguna capa de oxidación externa que impida la interdifusión de los componentes del revestimiento y los componentes del acero al formar el revestimiento (por ejemplo, revestimiento a base de Zn) en la superficie de la chapa de acero o solo está presente en un espesor suficientemente fino, para que los componentes del revestimiento y los componentes del acero estén suficientemente interdifundidos. Por consiguiente, la chapa de acero y la chapa de acero revestida según la presente invención que incluyen óxidos granulares en la capa superficial de la chapa de acero, es decir, dentro de la chapa de acero, tienen una alta capacidad de revestimiento.
Además, como se ilustra en la FIG. 2, la chapa 11 de acero según la presente invención también puede incluir en la capa superficial de la chapa 11 de acero opcionalmente óxidos 13 de límite de grano además de los óxidos granulares 12. Los óxidos 13 de límite de grano están presentes en el interior del acero base 14 de la misma manera que los óxidos granulares 12, por lo que la chapa de acero y la chapa de acero revestido que contienen tanto óxidos granulares 12 como óxidos 13 de límite de grano también tienen una alta capacidad de revestimiento.
[Óxidos granulares]
En la presente invención, "óxidos granulares" significa óxidos dispersos en forma de granos en el interior de los granos de cristal del acero o en los límites de los granos de cristal. Además, "granulares" significa que están presentes separados entre sí mutuamente en la matriz de acero, que tiene, por ejemplo, una relación de aspecto de 1,0 a 5,0 (longitud lineal máxima (diámetro mayor) que atraviesa el óxido granular/longitud lineal máxima (diámetro menor) que atraviesa el óxido perpendicularmente al diámetro mayor). "Dispersos como granos" significa que los granos de óxidos no se sitúan según una regla específica (por ejemplo, linealmente), sino que se sitúan de forma aleatoria. Ya que, de hecho, los óxidos granulares están normalmente presentes de forma tridimensional en formas esféricas o sustancialmente esféricas en la capa superficial de la chapa de acero, normalmente se observa que los óxidos granulares tienen formas circulares o sustancialmente circulares cuando se observa una sección transversal de la capa superficial de la chapa de acero. En la FIG. 2, como ejemplo, se muestran óxidos granulares 12 con aspecto sustancialmente circular.
(Tamaño promedio del grano)
En la presente invención, el tamaño promedio de grano de los óxidos granulares es de 300 nm o menos. Controlando el tamaño promedio del grano en dicho intervalo, es posible hacer que los óxidos granulares se dispersen finamente en la capa superficial de la chapa de acero. Los óxidos granulares funcionan bien como trampas para el hidrógeno suprimiendo la penetración del hidrógeno en un entorno corrosivo y/o en el momento del recocido en el proceso de producción y funcionan además bien como trampas para el Zn capaz de penetrar en la chapa de acero revestida que comprende chapa de acero en la que se forma una capa de revestimiento en el momento de la estampación en caliente o soldadura. Por otro lado, si el tamaño promedio del grano es demasiado grande, los óxidos granulares no funcionarán suficientemente como trampas para el hidrógeno y/o trampas para el Zn y es posible que no se obtenga una excelente resistencia a la fragilización por hidrógeno y/o resistencia a la LME. El tamaño promedio de grano de los óxidos granulares es preferiblemente de 250 nm o menos, más preferiblemente 200 nm o menos, aún más preferiblemente 150 nm o menos. Cuanto más finos sean los óxidos granulares, mejor, por lo que el tamaño promedio del grano de los óxidos granulares no está particularmente prescrito en un límite inferior, sino que es, por ejemplo, de 5 nm o más, 10 nm o más o 50 nm o más.
(Densidad numérica)
En la presente invención, la densidad numérica de los óxidos granulares es de 4,0/qm2 o más. Controlando la densidad numérica en dicho intervalo, es posible hacer que los óxidos granulares se dispersen finamente en la capa superficial de la chapa de acero. Los óxidos granulares funcionan bien como trampas para el hidrógeno suprimiendo la penetración del hidrógeno en un entorno corrosivo y/o en el momento del recocido en el proceso de producción y funcionan además bien como trampas para el Zn capaz de penetrar en la chapa de acero revestida obtenida mediante la formación de una capa de revestimiento en una chapa de acero en el momento de la estampación en caliente o soldadura. Por otro lado, si la densidad numérica es inferior a 4,0/qm2, la densidad numérica como trampas para el hidrógeno y/o trampas para el Zn no es suficiente, los óxidos granulares no funcionan suficientemente como trampas para el hidrógeno y/o trampas para el Zn y es posible que no se pueda obtener una buena resistencia a la fragilización por hidrógeno y/o resistencia a la LME. La densidad numérica de los óxidos granulares es preferiblemente de 6,0/qm2 o más, más preferiblemente 8,0/qm2 o más, aún más preferiblemente 10,0/qm2 o más. Cuanto mayor sea la cantidad de óxidos granulares presentes, mejor, de modo que, mientras que la densidad numérica de óxidos granulares no está particularmente fijada en un límite superior, esta puede ser, por ejemplo, de 100,0/qm2 o menos.
El tamaño promedio de los granos y la densidad numérica de los óxidos granulares finos se miden con un microscopio electrónico de barrido (MEB). La medición específica es la siguiente: se examina una sección transversal de la capa superficial de la chapa de acero mediante un MEB y se obtiene una imagen de MEB que incluye los óxidos granulares. De la imagen MEB, como regiones examinadas, se selecciona un total de 10 regiones de 1,0 qm (dirección de profundidad) x 1,0 qm (dirección de anchura). La posición examinada de cada región se hace 1,0 qm en la región desde la superficie de la chapa de acero hasta 1,5 qm para la dirección de profundidad (dirección vertical a la superficie de la chapa de acero) y se hace 1,0 qm en cualquier posición de la imagen de MEB para la dirección de anchura (dirección paralela a la superficie de la chapa de acero). A continuación, se extraen imágenes de MEB de las regiones seleccionadas de la forma anterior y se digitalizan para dividirlas en partes de óxido y partes de acero. De las imágenes digitalizadas, se calcula el área de cada parte de óxido granular. Además, se cuenta el número de óxidos granulares en cada imagen digitalizada. A partir del área total y el número de óxidos granulares del total de regiones en las 10 ubicaciones encontradas de esta manera, se halla el tamaño promedio del grano (nm) de los óxidos granulares como el diámetro equivalente del círculo. Además, la densidad numérica de óxidos granulares (/qm2) es igual al valor promedio de los números de óxidos granulares contados a partir de las imágenes digitalizadas. Si solo se observan partes de los óxidos granulares en las regiones examinadas, es decir, si no todos los contornos de los óxidos granulares están dentro de las regiones examinadas, no se cuentan en las cifras. Además, desde el punto de vista de la precisión de la medición, el límite inferior contado como el número de óxidos granulares de 5,0 nm es mayor.
[Óxidos de límite de grano]
La chapa de acero según la presente invención puede contener además óxidos de límite de grano en la capa superficial de la chapa de acero. En la presente invención, "óxidos de límite de grano" significa óxidos presentes a lo largo de los límites de granos cristalinos del acero. No se incluyen los óxidos presentes en el interior de los granos de cristal del acero. En realidad, los óxidos de límite de grano están presentes en formas planas de modo que discurren a lo largo de los límites de grano del cristal en la capa superficial de la chapa de acero, de modo que, al examinar una sección transversal de la capa superficial de una chapa de acero, tales óxidos de límite de grano se observan en forma de líneas. En la FIG. 2 y la FIG. 3, como ejemplos, se muestran los óxidos 13 de límite de grano que aparecen en forma de líneas. Además, en la FIG. 2 y la FIG. 3, como ejemplo típico de la chapa 11 de acero, debajo de los óxidos 12 granulares se muestran óxidos 13 de límite de grano, pero a veces se forman óxidos de límite de grano cerca de la superficie del acero base 14.
(Relación A)
Si se examina la sección transversal de la capa superficial de la chapa de acero, la relación A de la longitud de los óxidos de límite de grano proyectados sobre la superficie de la chapa de acero con respecto a la longitud de la superficie de la chapa de acero puede ser cualquier valor de 0 a 100 %. En la presente invención, la "relación A", como se muestra en las FIGS. 3 y 5, significa la relación entre la "longitud L (=L1+L2+L3+L4) de los óxidos de límite de grano proyectados sobre la superficie de la chapa de acero a la longitud L<0>de la superficie de la chapa de acero" en la imagen examinada en el caso de examinar la sección transversal de la capa superficial de la chapa 11 de acero. En una realización de la presente invención, la relación A es de 0 % o más e inferior al 50 %. En la chapa de acero según la presente invención, la capa superficial de la chapa de acero no tiene por qué contener óxidos de límite de grano, por lo que la relación A también puede ser de 0 %. La relación A puede ser, por ejemplo, de 1 % o más, 3 % o más o 5 % o más. En condiciones de producción en las que se forman óxidos de límite de grano en una cantidad relativamente grande, el tamaño promedio del grano de los óxidos granulares tiende a aumentar. Por lo tanto, desde el punto de vista de hacer más fino el tamaño promedio del grano de los óxidos granulares, la relación A es, por ejemplo, preferiblemente inferior al 50 % tal como se muestra en las FIGS. 2 y 3 y puede ser también del 40 % o menos, 30 % o menos, 20 % o menos, 10 % o menos o 0 %. En otra realización de la presente invención, la relación A es de 50 % o más. Controlando la relación A en dicho intervalo, es posible establecer la presencia de una gran cantidad de óxidos de límite de grano en la capa superficial de la chapa de acero y hacer que los óxidos de límite de grano funcionen bien como vías de escape del hidrógeno que penetra en el acero. Por este motivo, al establecer la presencia de una cantidad relativamente grande de óxidos de límite de grano además de la capa empobrecida en Si-Mn, es posible mejorar aún más la capacidad de descarga de hidrógeno de la chapa de acero según la presente invención. Por lo tanto, desde el punto de vista de una mayor mejora de la descarga de hidrógeno de la chapa de acero, la relación A es, por ejemplo, como se muestra en las FIGS. 4 y 5, preferiblemente de 50 % o más y puede ser de 60 % o más, 70 % o más, 80 % o más, 90 % o más o 100 %.
La relación A, como se muestra en las FIGS. 3 y 5, se determina examinando la sección transversal de la capa superficial de la chapa 11 de acero. El método de medición específico es el siguiente: la sección transversal de la capa superficial de la chapa 11 de acero se examina mediante un MEB. La posición observada es un lugar seleccionado al azar. A partir de la imagen de MEB observada, se mide la longitud L<0>de la superficie (es decir, la anchura de la imagen de MEB). La longitud L<0>se hace de 100 pm o más (por ejemplo, 100 pm, 150 pm o 200 pm) mientras que la profundidad medida es la región desde la superficie de la chapa de acero hasta 50 pm. A continuación, se identifica la posición de los óxidos 13 de límite de grano desde la imagen de MEB, los óxidos 13 de límite de grano identificados se proyectan sobre la superficie de la chapa 11 de acero (en el caso de una chapa de acero revestida, en la interfase de la chapa 11 de acero y la capa de revestimiento), y se halla la longitud L de los óxidos 13 de límite de grano en el campo (=L1+L2+L3+L4). A partir de los valores L<0>y L hallados de este modo, se encuentra la relación A (%) en la presente invención =100xL/Lü. Las FIGS. 3 y 5 son vistas que eliminan los óxidos granulares 12 para su explicación.
[Composición química de los óxidos]
En la presente invención, los óxidos granulares y los óxidos de límite de grano opcionales (a continuación, también se denominan simplemente "óxidos") incluyen uno o más de los elementos mencionados anteriormente incluidos en la chapa de acero, además de oxígeno, y normalmente tienen composiciones químicas que incluyen Si, O y Fe y, en algunos casos, incluyen además Mn. De manera más específica, los óxidos normalmente contienen Si: de 5 a 25 %, Mn: de 0 a 10 %, O: de 40 a 65 %, y Fe: de 10 a 30 %. Los óxidos pueden contener también elementos que pueden incluirse en la chapa de acero antes mencionada (por ejemplo, Cr, etc.) además de estos elementos.
[Capa empobrecida en Si-Mn]
La chapa de acero según la presente invención contiene una capa empobrecida en Si-Mn que tiene un espesor de 3,0 pm y/o más desde la superficie de la chapa de acero. Los contenidos de Si y Mn de la capa empobrecida en Si-Mn que no contiene óxidos en la posición 1/2 de dicho espesor son respectivamente inferiores al 10 % de los contenidos de Si y Mn en la parte central del espesor de la chapa de acero. Haciendo que la capa empobrecida en Si-Mn formada en la capa superficial de la chapa de acero debido a la formación de los óxidos granulares y los óxidos opcionales de límite de grano tenga un espesor de 3,0 pm o más y controlando las tasas de empobrecimiento de Si y Mn de la capa empobrecida en Si-Mn respectivamente inferiores al 10 %, es posible reducir suficientemente las cantidades de Si y Mn disueltos que impiden la difusión del hidrógeno. Como resultado, es posible favorecer la difusión del hidrógeno y perfeccionar notablemente la capacidad de descarga del hidrógeno desde el interior del acero. Haciendo mayor el espesor de la capa empobrecida en Si-Mn, es posible favorecer más la difusión de hidrógeno desde el interior del acero, de modo que el espesor de la capa empobrecida en Si-Mn es preferiblemente de 4,0 pm o más, más preferiblemente de 5,0 pm o más, lo más preferiblemente de 7,0 pm o más. El límite superior del espesor de la capa empobrecida en Si-Mn no está particularmente limitado, sino que, por ejemplo, el espesor de la capa empobrecida en Si-Mn puede ser de 50,0 pm o menos.
De manera similar, al reducir las tasas de agotamiento de Si y Mn de la capa empobrecida en Si-Mn, es posible reducir aún más las cantidades de Si y Mn disueltos en el acero. Por este motivo, la tasa de agotamiento de Si de la capa empobrecida en Si-Mn es preferiblemente de 8 % o menos, más preferiblemente de 6 % o menos, lo más preferiblemente de 4 % o menos. El límite inferior de la tasa de agotamiento de Si no está particularmente prescrito, pero puede ser de 0 %. De manera similar, la tasa de agotamiento de Mn de la capa empobrecida en Si-Mn es preferiblemente de 8 % o menos, más preferiblemente de 6 % o menos, lo más preferiblemente de 4 % o menos. El límite inferior de la tasa de agotamiento de Mn no está particularmente prescrito, pero puede ser de 0 %. En la presente invención, la expresión "que no contiene óxidos" significa que no contiene no solo los óxidos granulares y los óxidos de límite de grano mencionados anteriormente, sino también cualquier otro óxido. Dicha región que no contiene óxidos puede identificarse examinando la sección transversal mediante un MEB y espectroscopia de rayos X de energía dispersada (EED). Además, la capa empobrecida en Si-Mn según la presente invención no puede controlarse en los intervalos deseados de espesor y composición simplemente formando óxidos granulares y otros óxidos internos. Como se explica en detalle más adelante, resulta importante controlar adecuadamente la progresión de la oxidación interna en el proceso de producción.
El espesor de la capa empobrecida en Si-Mn, como muestra D en la FIG. 5, significa la distancia desde la superficie de la chapa 11 de acero hasta la posición más alejada donde está presente un óxido interno (en la FIG. 5, óxido 13 de límite de grano) cuando se avanza desde la superficie de la chapa 11 de acero (en el caso de una chapa de acero revestida, la interfaz de la chapa de acero y la capa de revestimiento) en la dirección del espesor de la chapa 11 de acero (dirección vertical a la superficie de la chapa de acero). Si no existen óxidos de límite de grano, el espesor de la capa empobrecida en Si-Mn significa la distancia desde la superficie de la chapa de acero hasta la posición más alejada donde está presente un óxido granular cuando se avanza desde la superficie de la chapa de acero (en el caso de una chapa de acero revestida, la interfaz de la chapa de acero y la capa de revestimiento) en la dirección del espesor de la chapa 11 de acero (dirección vertical a la superficie de la chapa de acero). El espesor de la capa empobrecida en Si-Mn puede hallarse a partir de la misma imagen que la imagen de MEB utilizada para medir la relación A (longitud L0 de la superficie) mencionada anteriormente. Además, los contenidos de Si y Mn de la región que no contiene óxidos en la posición 1/2 de espesor de la capa empobrecida en Si-Mn se determinan analizando puntos de 10 ubicaciones que no contienen óxidos seleccionados aleatoriamente en la posición 1/2 de espesor de la capa empobrecida en Si-Mn determinada a partir de la imagen de MEB mediante un microscopio electrónico de transmisión con un espectroscopio de rayos X de energía dispersada (TEM-EDS) y obteniendo las medias aritméticas de los valores medidos obtenidos de las concentraciones de Si y Mn. Además, los contenidos de Si y Mn en la parte central del espesor de la chapa de acero se determinan examinando la sección transversal de la parte central del espesor de la chapa mediante un MEB, analizando puntos de 10 ubicaciones seleccionadas aleatoriamente en la parte central del espesor de la lámina a partir de la imagen de MEB mediante un microscopio electrónico de transmisión con un espectroscopio de rayos X de energía dispersada (TEM-EDS) y obteniendo las medias aritméticas de los valores medidos obtenidos de las concentraciones de Si y Mn. Por último, los valores de los contenidos de Si y Mn en la posición 1/2 del espesor de la capa empobrecida en Si-Mn divididos por los contenidos de Si y Mn en la parte central del espesor de la chapa de acero y expresados en porcentajes se determinan como los índices de empobrecimiento de Si y Mn.
<Plancha de acero revestida>
La chapa de acero revestida según la presente invención tiene una capa de revestimiento que contiene Zn sobre la chapa de acero mencionada anteriormente según la presente invención. Esta capa de revestimiento puede estar formada en un lado de la chapa de acero o en ambos lados. Como la capa de revestimiento que contiene Zn, por ejemplo, puede mencionarse una capa galvanizada en caliente, capa recocida y galvanizada en caliente, capa electrogalvanizada, capa recocida y electrogalvanizada, etc. De manera más específica, como tipo de revestimiento, por ejemplo, se puede usar Zn-Al 0,2 % (GI), Zn-Al (0,3 a 1,5) %, Zn-Al 4,5 %, Zn-Al 0,09 %-Fe 10 % (GA), Zn-Al 1,5 %-Mg 1,5 %, Zn-Al 11 %-Mg 3 %-Si 0,2 %, Zn-Ni 11 %, Zn-Mg 15 %, etc.
[Composición química de la capa de revestimiento]
A continuación se explicará la composición química incluida en una capa de revestimiento que contiene Zn en la presente invención. El "%" relativo al contenido de los elementos, salvo que se especifique lo contrario, significará "% en masa". En los intervalos numéricos en la composición química de la capa de revestimiento, un intervalo numérico expresado mediante "a", salvo que se indique lo contrario, significará un intervalo que tiene los valores numéricos antes y después de la "a" como el valor límite inferior y el valor límite superior.
(Al: 0 a 60,0 %)
El Al es un elemento que se incluye junto con el Zn o se alea con él y mejora la resistencia a la corrosión de la capa de revestimiento, de modo que puede incluirse según las necesidades. Por lo tanto, el contenido de Al puede ser de 0 %. Para formar una capa de revestimiento que contenga Zn y Al, preferiblemente el contenido en Al es de 0,01 % o más. Por ejemplo, puede ser de 0,1 % o más, 0,5 % o más, 1,0 % o más o 3,0 % o más. Por otro lado, aunque haya un contenido excesivo de Al, el efecto de mejora de la resistencia a la corrosión se satura, de modo que el contenido de Al es preferiblemente de 60,0 % o menos. Por ejemplo, puede ser de 55.0 % o menos, 50,0 % o menos, 40,0 % o menos, 30,0 % o menos, 20,0 % o menos, 10,0 % o menos o 5,0 % o menos. Desde el punto de vista de la mejora de la resistencia a LME, el Al es preferiblemente de 0,4 a 1,5 %.
(Mg: 0 a 15,0 %)
El Mg es un elemento que se incluye junto con el Zn y el Al o se alea con los mismos y mejora la resistencia a la corrosión de la capa de revestimiento, de modo que puede incluirse según las necesidades. Por lo tanto, el contenido de Mg puede ser de 0 %. Para formar una capa de revestimiento que contenga Zn, Al y Mg, preferiblemente el contenido en Mg es de 0,01 % o más. Por ejemplo, puede ser de 0,1 % o más, 0,5 % o más, 1.0 % o más o 3,0 % o más. Por otro lado, si hay un contenido excesivo de Mg, el Mg no se disolverá completamente en el baño de revestimiento, sino que flotará en forma de óxidos. Si se galvaniza mediante un baño de revestimiento de este tipo, los óxidos se depositarán en la capa superficial causando un aspecto deficiente o pudiendo provocar la aparición de piezas no revestidas. Por este motivo, el contenido de Mg es preferiblemente de 15,0 % o menos, por ejemplo, puede ser de 10,0 % o menos o de 5,0 % o menos.
(Fe: 0 a 15,0 %)
El Fe puede incluirse en la capa de revestimiento debido a la difusión desde la chapa de acero cuando se forma una capa de revestimiento que contiene Zn sobre la chapa de acero, y, a continuación, con tratamiento térmico de la chapa de acero revestida. Por lo tanto, el Fe no está incluido en la capa de revestimiento en un estado no tratado por calor, de modo que el contenido de Fe puede ser también de 0 %. Además, el contenido de Fe puede ser de 1,0 % o más, 2,0 % o más, 3,0 % o más, 4,0 % o más o 5,0 % o más. Por otro lado, el contenido de Fe es preferiblemente de 15,0 % o menos, por ejemplo, puede ser de 12,0 % o menos, 10,0 % o menos, 8.0 % o menos o 6,0 % o menos.
(Si: 0 a 3,0 %)
El Si es un elemento que mejora adicionalmente la resistencia a la corrosión si se incluye en una capa de revestimiento que contenga Zn, en particular una capa de revestimiento de Zn-Al-Mg, de modo que puede incluirse según las necesidades. Por lo tanto, el contenido de Si puede ser de 0 %. Desde el punto de vista de la mejora de la resistencia a la corrosión, el contenido de Si puede ser, por ejemplo, de 0,005 % o más, 0,01 % o más, 0,05 % o más, 0,1 % o más o 0,5 % o más. Además, el contenido de Si puede ser de 3,0 % o menos, 2,5 % o menos, 2,0 % o menos, 1,5 % o menos o 1,2 % o menos.
La composición química básica de la capa de revestimiento es la explicada anteriormente. Además, la capa de revestimiento puede contener, opcionalmente, uno o más de Sb: de 0 a 0,50 %, Pb: de 0 a 0,50 %, Cu: de 0 a 1.00 %, Sn: de 0 a 1,00 %, Ti: de 0 a 1,00 %, Sr: de 0 a 0,50 %, Cr: de 0 a 1,00 %, Ni: de 0 a 1,00 % y Mn: de 0 a 1,00 %. Aunque no está particularmente limitado, desde el punto de vista de manifestar suficientemente las acciones y funciones de los constituyentes básicos que forman la capa de revestimiento, el contenido total de estos elementos opcionales se hace preferiblemente 5,00 % o menos, más preferiblemente 2,00 % o menos.
En la capa de revestimiento, el resto, además de los componentes anteriores, comprende Zn e impurezas. Por "impurezas en la capa de revestimiento" se entienden componentes tales como la materia prima que entra debido a diversos factores en el proceso de producción al producir la capa de revestimiento. En la capa de revestimiento, como impurezas, además de los componentes básicos y los componentes opcionales explicados anteriormente, pueden incluirse indicios en un intervalo que no impida el efecto de la presente invención.
La composición química de la capa de revestimiento puede determinarse disolviendo la capa de revestimiento en una solución ácida que contenga un inhibidor para inhibir la corrosión de la chapa de acero y midiendo la solución obtenida mediante espectroscopia de emisión ICP (plasma acoplado inductivamente).
El espesor de la capa de revestimiento puede ser, por ejemplo, de 3 a 50 pm. Además, la cantidad de deposición de la capa de revestimiento no está particularmente limitada, pero, por ejemplo, puede ser de 10 a 170 g/m2 por cara. En la presente invención, la cantidad de deposición de la capa de revestimiento se determina disolviendo la capa de revestimiento en una solución ácida que contenga un inhibidor para inhibir la corrosión del hierro base y hallando el cambio de peso antes y después del decapado.
[Resistencia a la tracción]
La chapa de acero y la chapa de acero revestida según la presente invención tienen preferiblemente una gran resistencia. Concretamente, tienen preferiblemente una resistencia a la tracción de 440 MPa o más. Por ejemplo, la resistencia a la tracción puede ser de 500 MPa o más, 600 MPa o más, 700 MPa o más u 800 MPa o más. El límite superior de la resistencia a la tracción no está particularmente prescrito, pero, desde el punto de vista de garantizar la tenacidad, puede ser, por ejemplo, de 2000 MPa o menos. La resistencia a la tracción puede medirse tomando una probeta de tracción JlS n.° 5 que tenga como dirección longitudinal una dirección vertical a la dirección de laminación y realizando una prueba basada en JIS Z 2241 (2011).
La chapa de acero y la chapa de acero laminada según la presente invención son de alta resistencia y tienen una alta capacidad de revestimiento, resistencia a la LME y resistencia a la fragilización por hidrógeno, por lo que pueden usarse adecuadamente en una amplia gama de campos, tales como el del automóvil, los electrodomésticos y los materiales de construcción, pero se usan en particular preferiblemente en el campo de la automoción. La chapa de acero utilizada para automóviles habitualmente está revestida (normalmente con Zn), por lo que, al usar la chapa de acero según la presente invención como chapa de acero para automóviles, se presenta de manera óptima el efecto de la presente invención de tener una alta capacidad de revestimiento. Además, la chapa de acero y la chapa de acero revestida utilizadas para automóviles se suelen estampar en caliente. En ese caso, el agrietamiento por fragilización por hidrógeno y el agrietamiento por LME pueden convertirse en problemas notables. Por lo tanto, al usar la chapa de acero y la chapa de acero revestida según la presente invención como chapa de acero para automóviles, se presenta de manera óptima el efecto de la presente invención de tener una alta resistencia a la fragilización por hidrógeno y resistencia a la LME.
<Método de producción de chapa de acero>
A continuación, se explicará un método preferido de producción de la chapa de acero según la presente invención. Se pretende que la siguiente explicación ilustre el método característico para producir la chapa de acero según la presente invención y no que limite la chapa de acero a una producida por el método de producción que se explica a continuación.
La chapa de acero según la presente invención puede obtenerse, por ejemplo, realizando una etapa de colada de acero fundido ajustado en composición química para formar una plancha de acero, una etapa de laminación en caliente de la plancha de acero para obtener la chapa de acero laminada en caliente, una etapa de enrollado de la chapa de acero laminada en caliente, una etapa de laminación en frío que consiste en laminar en frío la chapa de acero laminada en caliente enrollada para obtener una chapa de acero laminada en frío, una etapa de esmerilado para introducir dislocaciones en la superficie de la chapa de acero laminada en frío y una etapa de recocido para recocer la chapa de acero laminada en frío esmerilada. Como alternativa, la chapa de acero laminada en caliente no puede enrollarse después de la etapa de laminación en caliente, sino decaparse y, a continuación, laminarse en frío tal cual.
[Etapa de colada]
Las condiciones de la etapa de colada no están particularmente prescritas. Por ejemplo, tras la fundición en un alto horno o en un horno eléctrico, etc., pueden realizarse diversas operaciones de refinado secundario, a continuación, el metal fundido se vierte mediante la colada continua habitual, colada en lingotera u otros métodos.
[Etapa de laminación en caliente]
La plancha de acero colada de este modo puede laminarse en caliente para obtener chapa de acero laminada en caliente. La fase de laminación en caliente se realiza laminando directamente en caliente la plancha de acero colado o recalentándolo después de enfriarlo una vez. Si se recalienta, la temperatura de calentamiento de la plancha de acero puede ser, por ejemplo, de 1100 °C a 1250 °C. En la etapa de laminación en caliente, habitualmente se realiza el laminado en bruto y el laminado de acabado. Las temperaturas y las reducciones de laminación de las operaciones de laminación pueden modificarse convenientemente según la estructura metalográfica y el espesor de chapa deseados. Por ejemplo, la temperatura final del laminado de acabado puede ser de 900 a 1050 °C y la reducción del laminado de acabado puede ser del 10 al 50 %.
[Etapa de enrollado]
La chapa de acero laminada en caliente puede enrollarse a una temperatura predeterminada. La temperatura de enrollado puede modificarse convenientemente en función de la estructura metalográfica deseada, etc., y puede ser, por ejemplo, de 500 a 800 °C. La chapa de acero laminada en caliente puede someterse a un tratamiento térmico en condiciones predeterminadas antes de enrollarse o después de enrollarse mediante desenrollado. Como alternativa, la lámina puede decaparse después de la etapa de laminado en caliente sin realizar una etapa de enrollado y someterse a continuación a una etapa de laminación en frío explicada más adelante.
[Etapa de laminación en frío]
Tras el decapado de la chapa de acero laminada en caliente, la chapa de acero laminada en caliente puede laminarse en frío para obtener chapa de acero laminada en frío. La reducción de la laminación en frío puede modificarse convenientemente según la estructura metalográfica y el espesor de chapa deseados y puede ser, por ejemplo, de 20 a 80 %. Después de la etapa de laminación en frío, por ejemplo, la chapa puede enfriarse al aire para enfriarla a temperatura ambiente.
[Etapa de esmerilado]
Para obtener óxidos granulares en un tamaño fino y en gran cantidad y, además, los óxidos de límite de grano opcionales en la cantidad deseada en la capa superficial de la chapa de acero finalmente obtenida y provocar la formación de una capa empobrecida en Si-Mn que tenga el espesor y la composición deseados, es eficaz realizar una etapa de esmerilado antes del recocido de la chapa de acero laminada en frío. Debido a esa etapa de esmerilado, es posible introducir una gran cantidad de dislocaciones en la superficie de la chapa de acero laminada en frío. El oxígeno, etc., se difunden más rápidamente en los límites de grano que en su interior, introduciendo de este modo una gran cantidad de dislocaciones en la superficie de la chapa de acero laminada, es posible formar un gran número de trayectorias del mismo modo que en el caso de los límites de grano. Por este motivo, en el momento del recocido, el oxígeno se difunde (penetra) fácilmente en el interior del acero a lo largo de estas dislocaciones y también se perfeccionan las velocidades de difusión del Si y del Mn, así que, como resultado, el oxígeno se enlaza con el Si y/o el Mn en el interior del acero y se puede promover la formación de óxidos granulares y, además, de óxidos de límite de grano opcionales. Además, junto con la promoción de la formación de estos óxidos internos, también se favorece el descenso de las concentraciones de Si y Mn en el entorno, por lo que también es posible promover la formación de una capa empobrecida en Si-Mn que tenga el espesor y la composición deseados. La etapa de esmerilado no está particularmente limitada, sino que, por ejemplo, puede realizarse utilizando un cepillo de esmerilado de alta resistencia para esmerilar la superficie de la chapa de acero laminada en frío en condiciones de una cantidad de esmerilado de 10 a 200 g/m2. La cantidad de esmerilado mediante el cepillo de esmerilado de alta resistencia puede ajustarse mediante cualquier método adecuado conocido por los expertos en la técnica. Aunque no está particularmente limitado, por ejemplo, se puede ajustar seleccionando adecuadamente el número, la velocidad, la presión de cepillado, la solución de recubrimiento usada, etc., del cepillo de esmerilado de alta resistencia. Al realizar dicha etapa de esmerilado, en la etapa de recocido explicada posteriormente, es posible formar los óxidos granulares deseados y los óxidos de límite de grano opcionales, así como formar de forma fiable y eficaz una capa empobrecida en Si-Mn que tiene el espesor y la composición deseados, es decir, que tiene un espesor de 3,0 pm o más y unas tasas de agotamiento de Si y Mn inferiores al 10 %, respectivamente, en la capa superficial de la chapa de acero.
[Etapa de recocido]
La chapa de acero laminada en frío sometida a la etapa de esmerilado anterior se recuece. El recocido se realiza preferiblemente en un estado en el que se aplica tensión a la chapa de acero laminada en frío en la dirección de laminación. En particular, en una región donde la temperatura de recocido sea de 500 °C o más, es preferible aumentar la tensión al realizar el recocido en comparación con otras regiones. Concretamente, en una región donde la temperatura de recocido sea de 500 °C o más, es preferible realizar el recocido en un estado que aplique de 3 a 150 MPa, en particular de 15 a 150 MPa de tensión a la chapa de acero laminada en frío en la dirección de laminación. Si se aplica tensión en el momento del recocido, puede introducirse con mayor eficacia una gran cantidad de dislocaciones en la superficie de la chapa de acero laminada en frío. Por lo tanto, en el momento del recocido, se facilita la difusión (penetración) del oxígeno en el interior del acero a lo largo de esas dislocaciones y también se mejoran las velocidades de difusión del Si y el Mn, por lo que es más fácil que se formen óxidos en el interior de la chapa de acero. Como resultado, esto es ventajoso para el aumento de la densidad numérica de los óxidos granulares, la formación de la relación deseada de los óxidos de límite de grano y la formación de la capa empobrecida en Si-Mn que tiene el espesor y la composición deseados.
La temperatura de mantenimiento en la etapa de recocido es preferiblemente de 700 °C a 870 °C. Desde el punto de vista de hacer que los óxidos granulares se formen en un tamaño fino y en gran cantidad mientras se mantiene baja la formación de los óxidos de límite de grano dentro de un intervalo de una relación A de menos del 50 %, la temperatura de mantenimiento en la fase de recocido es preferiblemente de 700 °C a 780 °C, más preferiblemente de 720 a 760 °C. Si la temperatura de mantenimiento de la etapa de recocido es inferior a 700 °C, es posible que los óxidos granulares no se formen suficientemente y, en ocasiones, la resistencia a la penetración del hidrógeno será insuficiente. Por otro lado, desde el punto de vista de provocar la formación de una gran cantidad de óxidos de límite del grano, de modo que los óxidos granulares adquieran un tamaño fino y una gran cantidad y la relación A llegue a ser del 50 % o más, la temperatura de mantenimiento de la fase de recocido es preferiblemente de más de 780 °C a 870 °C, más preferiblemente de 800 a 850 °C. Por otra parte, si la temperatura de mantenimiento de la fase de recocido es superior a 870 °C, los óxidos granulares pueden no estar suficientemente formados y, en ocasiones, la resistencia a la penetración del hidrógeno y, a su vez, la resistencia a la fragilización por hidrógeno serán insuficientes y, además, la resistencia a la LME será insuficiente. Además, si la temperatura de mantenimiento de la fase de recocido es superior a 900 °C, se formará una capa de oxidación externa en la superficie de la chapa de acero y la capacidad de revestimiento puede llegar a ser insuficiente. La velocidad de elevación de la temperatura hasta la temperatura de mantenimiento no está particularmente limitada, pero puede ser de 1 a 10 °C/s. Además, la elevación de la temperatura puede realizarse en dos etapas mediante una primera velocidad de elevación de la temperatura de 1 a 10 °C/s y una segunda velocidad de elevación de la temperatura de 1 a 10 °C/s diferente de la primera velocidad de elevación de la temperatura.
El tiempo de mantenimiento a la temperatura de mantenimiento de la etapa de recocido es preferiblemente de más de 50 segundos a 150 segundos, más preferiblemente de 80 a 120 segundos. Si el tiempo de mantenimiento es de 50 segundos o menos, los óxidos granulares y los óxidos opcionales del límite de grano pueden no estar suficientemente formados y, en ocasiones, la resistencia a la fragilización por hidrógeno y la resistencia a la LME serán insuficientes. Por otro lado, si el tiempo de espera es superior a 150 segundos, los óxidos granulares pueden volverse más gruesos y, en ocasiones, la resistencia a la fragilización por hidrógeno y la resistencia a la LME serán insuficientes.
Desde el punto de vista de provocar la formación de óxidos granulares de tamaño fino en y gran cantidad, el punto de rocío de la atmósfera en la etapa de recocido es preferiblemente de -20 a 10 °C, más preferiblemente de -10 a 5 °C. Si el punto de rocío es demasiado bajo, es posible que se forme una capa de oxidación externa en la superficie de la chapa de acero y que los óxidos internos no se formen suficientemente. La capacidad de revestimiento, la resistencia a la fragilización por hidrógeno y la resistencia a la LME a veces serán insuficientes. Por otro lado, aumentando el punto de rocío, es posible promover la formación de óxidos en el límite de grano, pero si el punto de rocío es demasiado alto, los óxidos de Fe se formarán como óxidos externos en la superficie de la chapa de acero y, en ocasiones, la capacidad de revestimiento será insuficiente. Además, en ocasiones, los óxidos granulares se engrosarán y la resistencia a la fragilización por hidrógeno y/o la resistencia a la LME se volverán insuficientes. Además, la atmósfera en la etapa de recocido puede ser una atmósfera reductora, más concretamente, una atmósfera reductora que contenga nitrógeno e hidrógeno, por ejemplo, una atmósfera reductora de hidrógeno del 1 al 10 % (por ejemplo, hidrógeno al 4 % y resto de nitrógeno).
Además, es eficaz para eliminar la capa de oxidación interna (normalmente incluye los óxidos de límite de grano) de la chapa de acero al realizar la etapa de recocido. Durante la etapa de laminación mencionada anteriormente, en particular la fase de laminación en caliente, a veces se forma una capa de oxidación interna en la capa superficial de la chapa de acero. Dicha capa de oxidación interna formada en una etapa de laminación puede inhibir la formación de óxidos granulares en la etapa de recocido, de modo que la capa de oxidación interna se elimine preferiblemente antes del recocido por decapado, etc. De manera más específica, la profundidad de la capa de oxidación interna de la chapa de acero laminada en frío al realizar una etapa de recocido puede ser de 0,5 pm o menos, preferiblemente 0,3 pm o menos, más preferiblemente 0,2 pm o menos, aún más preferiblemente 0,1 pm o menos.
Realizando las etapas explicadas anteriormente, es posible obtener una chapa de acero que comprende una chapa de acero con una capa superficial que contiene óxidos granulares en un tamaño suficientemente fino y en gran cantidad y que incluye una capa empobrecida en Si-Mn que tiene un espesor y una composición deseados.
Si se proporciona una etapa, como fase previa a la etapa de recocido, de oxidación y, a continuación, reducción del acero en la zona de oxidación mediante una relación de aire o aire-combustible de 0,9 a 1,4, en la etapa de oxidación, los óxidos granulares crecerán excesivamente más allá del tamaño promedio de grano de 300 nm, de modo que los óxidos granulares no funcionarán suficientemente como trampas para el hidrógeno y/o para el Zn y será difícil obtener una buena resistencia a la fragilización por hidrógeno y/o resistencia a la lMe .
<Método de producción de chapa de acero revestida>
A continuación, se explicará un método preferido de producción de la chapa de acero revestida según la presente invención. Se pretende que la siguiente explicación ilustre el método característico para producir la chapa de acero revestida según la presente invención y no que limite la chapa de acero revestida a una producida por el método de producción que se explica a continuación.
La chapa de acero revestida según la presente invención puede obtenerse realizando una etapa de revestimiento para formar una capa de revestimiento que contenga Zn sobre la chapa de acero producida de la forma anterior.
[Etapa de revestimiento]
La etapa de revestimiento puede realizarse según un método conocido por los expertos en la técnica. La etapa de revestimiento puede realizarse, por ejemplo, mediante recubrimiento por inmersión en caliente o mediante galvanoplastia. Preferiblemente, la etapa de revestimiento se realiza mediante recubrimiento por inmersión en caliente. Las condiciones de la etapa de revestimiento pueden establecerse adecuadamente teniendo en cuenta la composición química, el espesor, la cantidad de deposición, etc., de la capa de revestimiento deseada. Después del revestimiento, puede realizarse aleación. Normalmente, las condiciones de la etapa de revestimiento pueden establecerse de modo que se forme una capa de revestimiento que contenga Al: de 0 a 60,0 %, Mg: de 0 a 15,0 %, Fe: de 0 a 15 %, y Si: de 0 a 3 % y con un resto de Zn e impurezas. De manera más específica, las condiciones de la etapa de revestimiento pueden, por ejemplo, establecerse adecuadamente para formar, por ejemplo, Zn-Al 0,2 % (GI), Zn-Al 0,09 % (GA), Zn-Al 1,5 %-Mg 1,5 %, o Zn-Al 11 %-Mg 3 %-Si 0,2 %.
Ejemplos
A continuación, se utilizarán ejemplos para explicar la presente invención con más detalle, pero la presente invención no está limitada a estos ejemplos.
En los siguientes ejemplos, en el ejemplo X, se fabricaron chapas de acero que tienen una relación A relativa a los óxidos de límite de grano de 0 % o más e inferior al 50 %, mientras que en el ejemplo Y, se fabricaron chapas de acero que tienen una relación A relativa a los óxidos de límite de grano de 50 % o más. Las chapas de acero producidas en el ejemplo respectivo se investigaron para comprobar su capacidad de revestimiento, resistencia a la fragilización por hidrógeno y resistencia a la LME.
(Ejemplo X)
(Preparación de muestras de chapa de acero)
Se colaron aceros fundidos ajustados en sus composiciones químicas para formar planchas de acero. Las planchas de acero se laminaron en caliente, se decaparon, y, a continuación, se laminaron en frío para obtener chapas de acero laminadas en frío. A continuación, las láminas se enfriaron con aire hasta la temperatura ambiente. Las chapas de acero laminado en frío se decaparon, y, a continuación, se eliminaron las capas de oxidación internas formadas por laminación hasta la profundidad de la capa de oxidación interna (pm) antes del recocido descrito en la tabla 1. A continuación, se tomaron muestras de las chapas de acero laminadas en frío mediante el método basado en JIS G0417: 1999 y las composiciones químicas de las chapas de acero se analizaron mediante ICP-MS, etc. Las composiciones químicas medidas de las chapas de acero figuran en la tabla 1. Los espesores de las chapas de acero utilizadas fueron de 1,6 mm en todos los casos.
A continuación, cada una de las chapas de acero laminado en frío se recubrió con una solución acuosa de NaOH, y, a continuación, se esmeriló la superficie de la chapa de acero laminada en frío con un cepillo de esmerilado de alta resistencia en una cantidad de 10 a 200 g/m2 (muestra n.° 135 sin esmerilado). Después de eso, cada uno se recoció en el punto de rocío, la temperatura de mantenimiento y el tiempo de mantenimiento indicados en la tabla 1 (principalmente temperatura de mantenimiento de 700 a 780 °C y tiempo de mantenimiento de más de 50 segundos a 150 segundos) (atmósfera de recocido: hidrógeno al 4 % y el resto de nitrógeno) para preparar cada muestra de chapa de acero. En todas las muestras de chapa de acero, la velocidad de elevación de la temperatura en el momento del recocido se hizo de 6,0 °C/s hasta 500 °C y se hizo de 2,0 °C/s desde 500 °C hasta la temperatura de mantenimiento. En el recocido anterior, la chapa de acero laminada en frío se recoció en el estado que aplicaba 1 MPa o más de tensión en la dirección de laminación. En la región de una temperatura de recocido de 500 °C o más, en comparación con otras regiones, el recocido se realizó en el estado que aplicaba una mayor tensión en la dirección de laminación, concretamente una tensión de 3 a 150 MPa (en la muestra n.° 134, no se aplicó dicha tensión). La presencia de cualquier esmerilado mediante un cepillo de esmerilado de alta resistencia y las condiciones del recocido (presencia de aplicación de tensión de 3 a 150 MPa, punto de rocío (°C), temperatura de mantenimiento (°C) y tiempo de mantenimiento (s) en la región con temperatura de recocido de 500 °C o más) se muestran en la tabla 1. En cada muestra de chapa de acero, se tomó una probeta de tracción JIS n.° 5 que tiene como dirección longitudinal una dirección vertical a la dirección de laminación. Se realizó un ensayo de tracción basado en la norma JIS Z 2241(2011). Como resultado, en los números 116 y 118, las resistencias a la tracción eran inferiores a 440 MPa, mientras que, en los otros, eran de 440 MPa o más.
(Análisis de la capa superficial de muestras de chapa de acero)
Cada muestra de chapa de acero preparada de la forma anterior se cortó a 25 mm x 15 mm. La muestra cortada se enterró en una resina y se pulió hasta obtener una superficie de espejo. En la sección transversal de cada muestra de chapa de acero, se examinaron regiones de 1,0 pm x 1,0 pm con un MEB en 10 ubicaciones. Las posiciones examinadas fueron el 1,0 pm de 0,2 a 1,2 pm de la superficie de la chapa de acero para la dirección de profundidad (dirección vertical a la superficie de la chapa de acero) y 1,0 pm de cualquier posición de la imagen de MEB para la dirección de anchura (dirección paralela a la superficie de la chapa de acero). Como regiones, se seleccionaron regiones que no contenían óxidos de límite de grano. A continuación, se digitalizaron las imágenes de MEB de las regiones de las muestras de chapa de acero obtenidas, se calcularon las áreas de las partes de óxido granular a partir de las imágenes digitalizadas y además se contaron los números de los óxidos granulares en las imágenes de MEB. A partir de las áreas y los números de óxidos granulares en las 10 imágenes digitalizadas encontradas de esta forma, se halló el tamaño promedio del grano como el diámetro circular equivalente y la densidad numérica de los óxidos granulares. El tamaño promedio del grano (nm) y la densidad numérica (/pm2) de los óxidos granulares de las muestras de chapa de acero se muestran en la tabla 1. En la tabla 1, si no hay óxidos granulares en la imagen de MEB (caso donde la densidad numérica=0), el tamaño promedio del grano se describió como "-".
Además, el coeficiente A de cada muestra de chapa de acero se midió a partir del examen de la sección transversal de la muestra enterrada anterior. Concretamente, en una imagen de MEB de 150 pm de anchura (=L<ü>), se identificaron las posiciones de los óxidos de límite de grano, los óxidos de límite de grano identificados se proyectaron sobre la superficie de la chapa de acero y se hallaron las longitudes L de los óxidos de límite de grano en el campo. A partir de la Lo y L halladas de esta manera, se halló la relación A(%)=100xL/Lü. La proporción A (%) de óxidos granulares para cada muestra de chapa de acero se muestra en la tabla 1.
El espesor de la capa empobrecida en Si-Mn se determinó en la imagen de MEB para la que se midió la relación A midiendo la distancia desde la superficie de la chapa de acero hasta la posición más alejada donde están presentes los óxidos de límite de grano (óxidos granulares si no hay óxidos de límite de grano presentes) cuando se avanza desde la superficie de la chapa de acero en la dirección del espesor de la chapa de acero (dirección vertical a la superficie de la chapa de acero). Además, los contenidos de Si y Mn de la región que no contiene óxidos en la posición 1/2 de espesor de la capa empobrecida en Si-Mn se determinan analizando puntos de 10 ubicaciones que no contienen óxidos seleccionados aleatoriamente en la posición 1/2 de espesor de la capa empobrecida en Si-Mn determinada a partir de la imagen de MEB por un TEM-EDS y obteniendo las medias aritméticas de los valores medidos obtenidos de las concentraciones de Si y Mn. Además, los contenidos de Si y Mn en la parte central del espesor de la chapa de acero se determinan examinando la sección transversal de la parte central del espesor de la chapa mediante un MEB, analizando puntos de 10 ubicaciones seleccionadas aleatoriamente en la parte central del espesor de la lámina a partir de la imagen de MEB mediante un TEM-EDS, y obteniendo las medias aritméticas de los valores medidos obtenidos de las concentraciones de Si y Mn. Por último, los valores de los contenidos de Si y Mn en la posición 1/2 del espesor de la capa empobrecida en Si-Mn divididos por los contenidos de Si y Mn en la parte central del espesor de la chapa de acero y expresados en porcentajes se determinan como los índices de empobrecimiento de Si y Mn. Además, cada muestra de chapa de acero se analizó para determinar las composiciones químicas de los óxidos granulares y de los óxidos de límite de grano, donde cada uno de los óxidos contenía Si, O y Fe y numerosos óxidos contenían además Mn. La composición química de cada uno de los óxidos también contenía Si: de 5 a 25 %, Mn: de 0 a 10 %, O: de 40 a 65 %, y Fe: de 10 a 30 %.
(Preparación de muestras de chapa de acero revestida)
Cada una de las muestras de chapas de acero del ejemplo 1 se cortó a un tamaño de 100 mm x 200 mm, a continuación se revistió para formar el tipo de revestimiento indicado en la tabla 1 para preparar de este modo una muestra de la chapa de acero revestida. En la tabla 1, el revestimiento de tipo A significa "chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente (GA)", el tipo de revestimiento B significa "chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente con un 0,2 % de Al (GI)" y el tipo de revestimiento C significa "chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente con un (0,3 a 1,5) % de Al (contenido de Al descrito en la tabla 1)". En la fase de galvanización por inmersión en caliente, la muestra cortada se sumergió en un baño de galvanización por inmersión en caliente a 440 °C durante 3 segundos. Después de la inmersión, se extrajo a 100 mm/s. Se utilizó gas de limpieza N<2>para controlar la cantidad de deposición de revestimiento a 50 g/m2. Para el revestimiento de tipo A, a continuación se realizó aleación a 460 °C.
(Análisis de la composición de la capa de revestimiento)
La composición de cada capa de revestimiento se determinó sumergiendo una muestra cortada a 30 mm x 30 mm en una solución acuosa de ácido clorhídrico al 10 % que contenía un inhibidor (Ibit fabricado por Asahi Chemical), desprendiendo la capa de revestimiento mediante decapado, y, a continuación, analizando mediante ICP los constituyentes del revestimiento disueltos en la solución acuosa.
(Evaluación de la capacidad de revestimiento)
En cada muestra de chapa de acero revestida se midió la relación de área de las partes no revestidas en la superficie de esa chapa de acero para evaluar la capacidad de revestimiento. Concretamente, se examinó al microscopio óptico una región de 1 mm x 1 mm de la superficie de cada muestra de chapa de acero revestida formada con la capa de revestimiento, las partes en las que se formó la capa de revestimiento (partes revestidas) y las partes en las que no se formó la capa de revestimiento (partes no revestidas) se valoraron a partir de la imagen examinada, se calculó la relación de área de las partes no revestidas (área de las partes no plateadas/área de la imagen observada) y se evaluó la capacidad de revestimiento mediante los siguientes criterios. Los resultados se muestran en la tabla 1. A aprueba y B suspende.
Evaluación A: 5,0 % o menos
Evaluación B: más del 5,0 %
(Evaluación de la resistencia a la LME)
Cada muestra de chapa de acero de 100 x 100 mm se soldó por puntos y se cortó a un tamaño de 50 mm x 100 mm para preparar dos chapas. Las dos chapas de las muestras de chapa de acero con revestimiento a base de Zn se soldaron por puntos utilizando un electrodo de soldadura con punta de 8 mm de tipo radio de cúpula a un ángulo de soldadura de 7°, fuerza de soldadura de 3,0 kN, tiempo de soldadura de 0,5 segundos y corriente de soldadura de 7 kA para obtener un miembro soldado. La pieza soldada se pulió en su sección transversal, a continuación, se examina con un microscopio óptico y se mide la longitud del agrietamiento por LME que se produce en la sección transversal de la pieza soldada y se evalúa de la siguiente manera. Los resultados se muestran en la tabla 1. AAA, AA y A aprueban y B suspende.
Evaluación AAA: longitud de la grieta por LME más de 0 pm a 150 pm
Evaluación AA: longitud de la grieta por LME más de 150 pm a 300 pm
Evaluación A: longitud de la grieta por LME más de 300 pm a 500 pm
Evaluación B: longitud de la grieta por LME más de 500 gm
(Evaluación de la resistencia a la fragilización por hidrógeno)
Cada muestra de chapa de acero revestida de 50 mm x 100 mm se trató para formar fosfato de zinc mediante un revestimiento de conversión a base de fosfato de zinc (Surfdine serie SD5350: fabricado por Nippon Paint Industrial Coating), a continuación se formó con un revestimiento por electrodeposición (PN110 Powemix Grey: fabricado por Nippon Paint Industrial Coating) a 20 gm y se horneó a una temperatura de 150 °C durante 20 minutos para formar una capa sobre la muestra de chapa de acero revestida. A continuación, la muestra se usó para un ensayo de corrosión cíclica según JASO(M609-91). La cantidad de hidrógeno difundido tras el transcurso de 120 ciclos se midió mediante el método de desorción térmica. Concretamente, la muestra de chapa de acero revestida se calentó a 400 °C en un horno de calentamiento provisto de un dispositivo de cromatografía de gases. Se midió la suma de la cantidad de hidrógeno descargado hasta que descendió a 250 °C. Basado en la cantidad medida de hidrógeno difundible, la resistencia a la fragilización por hidrógeno (cantidad de hidrógeno acumulado en la muestra) se evaluó mediante los siguientes criterios. Los resultados se muestran en la tabla 1. AA y A aprueban y B suspende.
Evaluación AA: menos de 0,3 ppm
Evaluación A: de 0,5 a 0,3 ppm o menos
Evaluación B: más de 0,5 ppm
[Tabla 1]
En cada una de las muestras n.° 102 a 108 y 120 a 133, la composición química del acero, el tamaño promedio de grano y la densidad numérica de los óxidos granulares, así como el espesor y la composición de la capa empobrecida en Si-Mn eran adecuados, de modo que se poseía alta capacidad de revestimiento, resistencia a la fragilización por hidrógeno y resistencia a la LME. Por otro lado, en cada una de las muestras n.° 101 y 119, la profundidad de la capa interna de óxido antes del recocido era grande, no se pudieron formar los óxidos granulares deseados y tampoco se formó la capa empobrecida en Si-Mn deseada, por lo que no se obtuvo alta resistencia a la fragilización por hidrógeno ni a la LME. En la muestra n.° 109, el punto de rocío en el momento del recocido era bajo, no había óxidos internos, pero se formó una capa de oxidación externa, y no se obtuvo una alta capacidad de revestimiento, resistencia a la fragilización por hidrógeno ni resistencia a la LME. En la muestra n.° 110, el punto de rocío en el momento del recocido era elevado, se formó una capa de oxidación externa, no se pudieron refinar los óxidos granulares y no se obtuvieron una alta capacidad de revestimiento, resistencia a la fragilización por hidrógeno ni resistencia a la LME. En la muestra n.° 111, la temperatura de mantenimiento en el momento del recocido era elevada, se promovió la formación de óxidos de límite de grano, no se pudieron refinar los óxidos granulares y no se obtuvieron una alta resistencia a la fragilización por hidrógeno y resistencia a la LME. En la muestra n.° 112, la temperatura de mantenimiento en el momento del recocido era baja, los óxidos internos no se formaron suficientemente, y tampoco se formó la capa empobrecida en Si-Mn deseada, por lo que no se obtuvo alta resistencia a la fragilización por hidrógeno ni a la LME. En la muestra n.° 113, el tiempo de mantenimiento en el momento del recocido fue corto, los óxidos internos no se formaron suficientemente, y tampoco se formó la capa empobrecida en Si-Mn deseada, por lo que no se obtuvo alta resistencia a la fragilización por hidrógeno ni a la LME. En la muestra n.° 114, el tiempo de mantenimiento en el momento del recocido fue largo, se promovió la formación de óxidos de límite de grano, no se pudieron refinar los óxidos granulares y no se obtuvieron alta resistencia a la fragilización por hidrógeno ni resistencia a la LME. En las muestras n.° 115 y 117, respectivamente la cantidad de Si y la cantidad de Mn fueron excesivas y, en cada una, crecieron óxidos externos, además, los óxidos granulares se engrosaron y tampoco se formó la deseada capa empobrecida en Si-Mn, por lo que no se obtuvo una alta capacidad de revestimiento, resistencia a la fragilización por hidrógeno ni a la LME. En las muestras n.° 116 y 118, respectivamente la cantidad de Si y la cantidad de Mn fueron 0 (cero) y, en cada una, no se formó la capa de oxidación interna y tampoco se formó la capa empobrecida en Si-Mn deseada, por lo que no se obtuvo una alta resistencia a la fragilización por hidrógeno ni a la LME. En la muestra n.° 134, no se aplicó una tensión predeterminada en el momento del recocido, por lo que los óxidos internos no se formaron suficientemente, y tampoco se formó la capa empobrecida en Si-Mn deseada. Como resultado, no se obtuvo una alta resistencia a la fragilización por hidrógeno ni a la LME. En la muestra n.° 135, no se realizó esmerilado antes del recocido, por lo que los óxidos internos no se formaron suficientemente, y tampoco se formó la capa empobrecida en Si-Mn deseada. Como resultado, no se obtuvo una alta resistencia a la fragilización por hidrógeno ni a la LME.
(Ejemplo Y)
(Preparación de muestras de chapa de acero)
Excepto para hacer que la temperatura de mantenimiento en el recocido sea principalmente de más de 780 °C a 870 °C, se realizó el mismo procedimiento que en el caso del Ejemplo X para preparar una muestra de la chapa de acero en las condiciones de producción indicadas en la tabla 2. Para cada una de las muestras de la chapa de acero, se tomó una probeta de tracción JIS n.° 5 que tiene como dirección longitudinal la dirección vertical a la dirección de laminación y se realizó un ensayo de tracción basado en JIS Z 2241(2011). Como resultado, para los números 201,216 y 218, la resistencia a la tracción era inferior a 440 MPa. Para los demás, era de 440 MPa o más.
(Preparación de muestras de chapa de acero revestida)
Cada una de las muestras de chapas de acero se cortó a un tamaño de 100 mm x 200 mm, a continuación se revistió para formar el tipo de revestimiento indicado en la tabla 2 para preparar de este modo una muestra de la chapa de acero revestida. En la tabla 2, el revestimiento de tipo A significa "chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente (GA)", el tipo de revestimiento B significa "chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente con un 0,2 % de Al (GI)" y el tipo de revestimiento C significa "chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente con un (0,3 a 1,5) % de Al (contenido de Al descrito en la tabla 1)". En la fase de galvanización por inmersión en caliente, la muestra cortada se sumergió en un baño de galvanización por inmersión en caliente a 440 °C durante 3 segundos. Después de la inmersión, se extrajo a 100 mm/s. Se utilizó gas de limpieza N<2>para controlar la cantidad de deposición de revestimiento a 50 g/m2. Para el revestimiento de tipo A, a continuación se realizó aleación a 460 °C.
El análisis de la capa superficial de la muestra de chapa de acero, el análisis de la composición química de la capa de revestimiento, la evaluación de la capacidad de revestimiento, la evaluación de la resistencia a la LME y la evaluación de la resistencia a la fragilización por hidrógeno fueron las explicadas anteriormente en relación con el ejemplo X.
[Tabla 2]
En cada una de las muestras n.° 202 a 208 y 220 a 233, la composición química de la chapa de acero, el tamaño promedio de grano y la densidad numérica de los óxidos granulares, así como el espesor y la composición de la capa empobrecida en Si-Mn eran adecuados, de modo que se poseía alta capacidad de revestimiento, resistencia a la LME y resistencia a la fragilización por hidrógeno. En la muestra n.° 201, la cantidad de C era insuficiente y no se obtuvo una resistencia suficiente. No solo eso, sino que no se formaron los óxidos granulares deseados y tampoco se formó la capa empobrecida en Si-Mn, por lo que no se obtuvo alta resistencia a la fragilización por hidrógeno ni a la LME. En la muestra n.° 209, el punto de rocío en el momento del recocido era bajo y no había óxidos internos, pero se formó una capa de oxidación externa, y no se obtuvo una alta capacidad de revestimiento, resistencia a la fragilización por hidrógeno ni resistencia a la LME. En la muestra n.° 210, el punto de rocío en el momento del recocido era elevado, se formó una capa de oxidación externa, no se pudieron refinar los óxidos granulares y no se obtuvieron alta capacidad de revestimiento, resistencia a la fragilización por hidrógeno ni resistencia a la LME. En la muestra n.° 211, la temperatura de mantenimiento en el momento del recocido era elevada, se formaron óxidos externos, los óxidos granulares no se formaron suficientemente, y tampoco se formó la capa empobrecida en Si-Mn deseada, por lo que no se obtuvo alta capacidad de revestimiento, resistencia a la fragilización por hidrógeno ni a la LME. En la muestra n.° 212, no se aplicó una tensión predeterminada en el momento del recocido, por lo que no se formó la capa empobrecida en Si-Mn deseada y no se obtuvo una alta resistencia a la fragilización por hidrógeno. En la muestra n.° 213, el tiempo de mantenimiento en el momento del recocido fue corto, los óxidos internos no se formaron suficientemente, y tampoco se formó la capa empobrecida en Si-Mn deseada, por lo que no se obtuvo alta resistencia a la fragilización por hidrógeno ni a la LME. En cada una de las muestras n.° 214 y 234, el tiempo de mantenimiento en el momento del recocido fue largo, los óxidos granulares no pudieron refinarse y tampoco se formó la capa empobrecida en Si-Mn deseada, por lo que no se obtuvo alta resistencia a la fragilización por hidrógeno ni a la LME. En las muestras n.° 215 y 217, el contenido respectivo de Si y Mn fue excesivo y, en cada una, crecieron los óxidos externos, además, los óxidos granulares se engrosaron y tampoco se formó la deseada capa empobrecida en Si-Mn, por lo que no se obtuvo alta capacidad de revestimiento, resistencia a la fragilización por hidrógeno ni a la LME. En las muestras n.° 216 y 218, la cantidad respectiva de Si y de Mn era 0 (cero) y en cada una de ellas no se no se formó suficientemente una capa de oxidación interna y tampoco se formó la capa empobrecida en Si-Mn deseada, por lo que no se obtuvo alta resistencia a la fragilización por hidrógeno ni a la LME. En la muestra n.° 219, la profundidad de la capa interna de óxido antes del recocido era grande, no se pudieron formar los óxidos internos deseados después del recocido y tampoco se formó la capa empobrecida en Si-Mn deseada, por lo que no se obtuvo alta resistencia a la fragilización por hidrógeno ni a la LME. En la muestra n.° 235, no se realizó esmerilado antes del recocido, por lo que los óxidos internos no se formaron suficientemente, y tampoco se formó la capa empobrecida en Si-Mn deseada. Como resultado, no se obtuvo una alta resistencia a la fragilización por hidrógeno ni a la LME.
Aplicabilidad industrial
Según la presente invención, se puede proporcionar chapa de acero de alta resistencia y chapa de acero revestida con una alta capacidad de revestimiento, resistencia a la LME y resistencia a la fragilización por hidrógeno. La chapa de acero y el acero revestido pueden usarse adecuadamente para automóviles, electrodomésticos, materiales de construcción y otras aplicaciones, en particular para automóviles. Como chapa de acero para usar en automóviles y chapa de acero revestida para usar en automóviles, cabe esperar una mayor seguridad en caso de colisión y una vida útil más larga. Por lo tanto, puede decirse que la presente invención tiene un valor extremadamente elevado en la industria.
Notaciones de referencia
1 chapa de acero
2 capa de oxidación externa
3 acero base
11 chapa de acero
12 óxidos granulares
13 óxidos de límite de grano
14 acero base

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Una chapa de acero que tiene una composición química que comprende, en % en masa,
C: de 0,05 a 0,40 %,
Si: de 0,2 a 3,0 %,
Mn: de 0,1 a 5,0 %,
sol. Al: de 0 a menos de 0,4000 %,
P: 0,0300 % o menos,
S: 0,0300 % o menos,
N: 0,0100 % o menos,
B: de 0 a 0,010 %,
Ti: de 0 a 0,150 %,
Nb: de 0 a 0,150 %,
V: de 0 a 0,150 %,
Cr: de 0 a 2,00 %,
Ni: de 0 a 2,00 %,
Cu: de 0 a 2,00 %,
Mo: de 0 a 1,00 %,
W: de 0 a 1,00 %,
Ca: de 0 a 0,100 %,
Mg: de 0 a 0,100 %,
Zr: de 0 a 0,100 %,
Hf: de 0 a 0,100 %,
REM: de 0 a 0,100 % y
un resto de Fe e impurezas, en donde
una capa superficial de la chapa de acero contiene óxidos granulares, un tamaño promedio de grano de los óxidos granulares es de 300 nm o menos,
una densidad numérica de los óxidos granulares es de 4,0/gm2 o más, en donde "óxidos granulares" significa óxidos dispersos en forma de granos en el interior de los granos de cristal del acero o en los límites de los granos de cristal y "granulares" significa que están presentes separados entre sí mutuamente en la matriz de acero, que tiene una relación de aspecto de 1,0 a 5,0,
la chapa de acero comprende una capa empobrecida en Si-Mn con un espesor de 3,0 gm o más desde la superficie de la chapa de acero, en donde el espesor de la capa empobrecida en Si-Mn significa la distancia desde la superficie de la chapa de acero hasta la posición más alejada donde está presente un óxido interno cuando se avanza desde la superficie de la chapa de acero o, en el caso de una chapa de acero revestida, la interfaz de la chapa de acero y la capa de revestimiento, en la dirección del espesor de la chapa de acero, es decir, dirección vertical a la superficie de la chapa de acero, y los contenidos de Si y Mn de la capa empobrecida en Si-Mn en 1/2 posición del espesor y que no contiene óxidos son respectivamente inferiores al 10 % de los contenidos de Si y Mn en una parte central del espesor de la chapa de acero,
en donde el tamaño promedio de grano de los óxidos granulares, la densidad numérica de los óxidos granulares, el espesor de la capa empobrecida en Si-Mn y los contenidos de Si y Mn se determinan de acuerdo con la descripción.
2. La chapa de acero según la reivindicación 1, en donde el tamaño promedio de grano de los óxidos granulares es de 200 nm o menos.
3. La chapa de acero según la reivindicación 1 o 2, en donde la densidad numérica de los óxidos granulares es de 10,0/gm2 o más.
4. La chapa de acero según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la capa superficial de la chapa de acero contiene además óxidos de límite de grano.
5. La chapa de acero según la reivindicación 4, en donde, al examinar una sección transversal de la capa superficial de la chapa de acero, una relación A de una longitud de los óxidos del límite de grano proyectados sobre la superficie de la chapa de acero con respecto a una longitud de la superficie de la chapa de acero es del 50 % o más, en donde la relación A se determina de acuerdo con la descripción.
6. La chapa de acero según la reivindicación 5, en donde la relación A es de 80 % o más.
7. Una chapa de acero revestida que tiene una capa de revestimiento que incluye Zn en la chapa de acero de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.
8. La chapa de acero revestida según la reivindicación 7, en donde la capa de revestimiento tiene una composición química de Zn-AI (0,3 a 1,5) %.
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