MX2008009547A - Fleje de acero de fase dual enrollado en caliente que tiene caracteristicas de un fleje laminado en frio - Google Patents

Abstract

Se describe un fleje de acero de fase dual enrollado en caliente con un espesor (r) 1.0 mm que puede utilizarse para la producción de prensado en frío y piezas de corte, en particular para la industria manufacturera, sustituyendo con los mismos desempeños mecánicos el fleje de acero de fase dual enrollada en frío usado generalmente para estos propósitos. El fleje enrollado en caliente en acero peritéctico tiene un porcentaje de carbono entre 0.06 y 0.15%con análisis químico sin ninguna adición importante de cromo y fósforo, con un perfil geométrico constante en la longitud y tolerancias completas, particularmente con respecto al espesor, que son típicos del fleje enrollado en frío con el paralelismo<0.05 mm, corona entre el centro del fleje y bordes laterales<0.07 mm, mientras que muestra una estructura con un mejor finura microcristalina que el grado10 del estándar ASTM 112 en un porcentaje más alto de 80%de la estructura completa.

Description

FLEJE DE ACERO DE FASE DUAL ENROLLADO EN CALIENTE QUE TIENE CARACTERÍSTICAS DE UN FLEJE LAMINADO EN FRÍO Descripción de la Invención La invención se refiere a un fleje de acero de fase dual enrollado en caliente, que tiene características similares a las de una fleje de acero de fase dual enrollada en frío correspondiente. Los flejes de acero de bajo contenido de carbono de tipo fase dual (ferrita-martensita) son conocidas, siendo enrolladas en frío, las cuales tienen geometría especial, y características metalúrgicas, así como con relación a lo plano y deformabilidad, para rendir lo mismo adaptado particularmente a la producción de piezas cortadas o prensadas que requieren tolerancias muy estrictas, particularmente cuando están diseñadas para la fabricación de autos con un espesor de más de 1.0 mm. También es conocida el fleje de acero de fase dual obtenido por enrollado en caliente, tal como de acuerdo al método descrito en las patentes EP 0019193, EP 0072867, US 4790889 y US 4561910, no muestran características de calidad, particularmente con referencia a su trabajo en frío, que puede considerarse a comparable con los de los flejes de acero de fase dual obtenidos por enrollado en frío. Una característica básica para este producto, especialmente cuando está pensada para formar porciones estructurales en el campo de industria automovilística, es de hecho la tendencia a formarse en frío, así como una buena resistencia mecánica que está fija para absorber choques como una consecuencia de las pruebas de choque desarrolladas recientemente en la industria automovilística. Se ha encontrado que estos aceros deben mostrar una microestructura formada principalmente de ferrita y, como porción más ligera, de martensita o bainita, es decir una estructura de alta dureza que puede obtenerse repentinamente por enfriamiento de acero desde una temperatura intercrítica comprendida entre 700 y 800°C. Esta manera de austenita residual enriquecida con carbono es convertida en martensita o bainita, dando por resultado granos formados de estructuras formadas de aguja muy duras y frágiles las cuales, cuando son insertadas en una matriz ferrítica mucho más suave permite la formación de piezas en frío, incluso de forma compleja, estando presente un muy bajo porcentaje, nunca más arriba de 20 % (martensita) y 30 % (bainita). También es conocido que este tipo de acero requiere adiciones significativas de cromo y fósforo, especialmente el primer elemento mencionado para aumentar la capacidad de acero para ser endurecido y para mejorar la producción de carburos, mientras que el segundo elemento mencionado es agregado para hacer ferrita más dura y provocar aumentar el límite de elasticidad. Ambos elementos tienen también el efecto de aumentar la fuerza de tensión.

Según lo ya indicado arriba, estos productos son una derivación generalmente de flejes recocidos continuamente o enrollados en frío, mientras que apenas durante la etapa de enfriamiento después del recocido la estructura de fase dual es obtenida para lograr las características mencionadas anteriormente. Por otra parte este tipo de procesamiento, con el enrollado en frío y el recocido posterior, implica más bien sobrecarga importante por lo que los costos y el tiempo son afectados, por lo que se siente una necesidad más y más firmemente en este campo para obtener un fleje enrollado en caliente en acero de fase dual el cuál es proporcionado con las mismas características mecánicas del acero enrollado en frío tradicional. Un objetivo de la presente invención es por lo tanto la de proporcionar un fleje de acero del tipo mencionado anteriormente, diferente a otros aceros de fase dual enrollados en frío que son conocidos hasta ahora, tienen las mismas características y pueden sustituir sin problemas un fleje de acero de fase dual enrollada en frío, en particular para piezas cortadas o prensadas en frío. Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un fleje de acero que, incluso sin adiciones importantes de cromo y fósforo, es proporcionado con las mismas calidades según lo mencionado, que son peculiares de los aceros en donde las cantidades considerables de estos dos elementos están presentes.

El fleje de acuerdo a la presente invención es preferiblemente, aunque no exclusivamente, producido por medio de plantas en línea tipo bloque delgado, según lo descrito en el documento EP 0415987 en el nombre del presente aspirante e ilustrado esquemáticamente en la figura 1 y es caracterizado, según lo establecido en la reivindicación 1, por un contenido de carbón que comprende entre 0.06 y 0.15 %, manganeso entre 1.0 y 2.0 % con una composición química más pobre que la del fleje de este tipo de acuerdo a la técnica anterior, sin adiciones importantes de cromo y fósforo, así como por un perfil geométrico constante a lo largo de la longitud entera, con tolerancias bajas con relación al espesor, comparable con los típicos de los flejes enrolladas en frío. Otros objetivos, ventajas y características del fleje de acero de fase dual de acuerdo a la presente invención estarán más claras de la siguiente descripción con referencia a los dibujos anexados en los cuales: La figura 1 muestra esquemáticamente un fundido y una planta en línea de tipo bloque delgado, particularmente conveniente para la fabricación de flejes de acero de acuerdo a la invención; La figura 2 muestra un gráfico que representa características mecánicas, particularmente con relación al prensado en frío, de un fleje de acero de fase dual de acuerdo a la invención en comparación con un fleje enrollada en frío del mismo espesor; y La figura 3 muestra un diagrama de las variaciones, obtenidas gráficamente por puntos, de la frecuencia con la cual la presencia de ciertas dimensiones del grano ferrítico son detectadas estadísticamente en un número de bobinas. Según lo indicado en el precedente, el fleje de acero de fase dual de acuerdo a la presente invención es preferiblemente, aunque no exclusivamente, fabricado en plantas de bloque delgado según lo mostrado esquemáticamente en la figura 1, donde la referencia se hace particularmente a la planta que es el objetivo de la Patente EP 0415987. Las siguientes etapas de procesamiento pueden distinguirse en el mismo, corriente abajo de la etapa de fundición continua: a) reducción del centro líquido; b) etapa de desbaste contigua directamente de la fundición continua; c) calentar en un horno de inducción; d) mantener temperatura en un horno proporcionado con mandril interno; e) enrollado terminado; f) enfriamiento controlado compacto; y g) embobinado en un carrete. Se ha encontrado de hecho que las condiciones de trabajo particulares, típicas de esta planta, dan al producto final una estructura particularmente delgada y homogénea con consecuencias positivas en las características físicas-químicas del producto final por si mismo. Las características que, según lo dispuesto en la reivindicación 1, deberán mostrarse por el producto, es decir el fleje de acero de bajo contenido de carbón enrollado en caliente con una estructura de fase dual (formada ya sea de ferrita y martensita o ferrita y bainita), son básicamente: un espesor = 1.0 mm con tolerancias comparadas entre ± 0.06 mm y ± 0.12 mm hasta el espesor de = 8.0 mm, un paralelismo < 0.05 mm y una estructura con la finura del grano mejor que grado 10 del estándar de ASTME 112. En la siguiente tabla se indica, para varios espesores desde 1.5 a 8 mm, las tolerancias estándares correspondientes, respectivamente para las bobinas calientes generalmente, los flejes enrollados en frío (distinguidos entre las tolerancias estándares y estrictas) y las tolerancias que pertenecen a un fleje de fase dual de acuerdo a la invención. En la última columna están indicados los valores de corona o convexidad, es decir correspondiendo a las diferencias entre los valores de espesor medidos centralmente y en los bordes laterales del fleje.

Es fácil ver que las tolerancias, según lo detectado por el fleje de acero enrollado en caliente de acuerdo a la presente invención no únicamente corresponden en promedio a menos de una mitad de las tolerancias con relación a los flejes enrollados tradicionales, pero son incluso inferiores que las tolerancias estrictas de los flejes en frío que tienen el mismo espesor. Además con referencia a la figura 3, puede observarse desde un análisis microcristalino de la estructura de un fleje de acero de acuerdo a la invención que más de 80 % de los granos, detectados en promedio en varias posiciones respecto al fleje y estadísticamente para un número de flejes, tiene dimensiones inferiores que los que corresponden al grado 10 del estándar ASTM E12, y por lo tanto una mejor finura que ese grado. Estas características, junto con un alargamiento de rotura de > 20 %, hace este tipo de fleje enrollado en caliente particularmente conveniente para la formación del hueco y cizallamiento fino, así como estampado en frío de. formas complejas. En particular ha sido prácticamente probado que con los flejes de acuerdo a la invención ha sido posible formar curvas en ángulos rectos y 180° con un radio = 3 veces el espesor del fleje para espesores de = 3.0 mm y < 5 veces el espesor para flejes que tienen un espesor de = 3.1 mm sin dar resultados de defectos en la región de tensión máxima, ésta confirma la buena plasticidad del material. Está claro que estos resultados se han hecho posibles gracias a la microestructura fina del grano con el desarrollo homogéneo del grano en cada dirección, o del tipo poligonal, con la separación completa de los carburos de los granos ferríticos. Tal estructura elimina cualquier recuperación resistente del material hasta la formación, permitiendo así cumplir en está manera las tolerancias muy estrictas. Las pruebas experimentales de formación de capacidad han sido realizadas por comparación con flejes enrollados en frío del mismo espesor. De estas pruebas aparece, como resultando de la figura 2, que las líneas FLD del Forming Limit Diagram con relación a dos diferentes flejes de acero pueden traslaparse, confirmando así que el fleje de acuerdo a la invención puede sustituirse convenientemente en un enrollado en frío. Las pruebas de formación de capacidad las cuales han sido traídas a las gráficas de la figura 2 se han realizado en un fleje que tiene un espesor de 1.0 mm, a temperatura ambiente con un molde que tiene un diámetro de 100 mm y una velocidad de estampado de 1 mm/s. La homogeneidad y finura de la estructura microcristalina por lo tanto parecen ser las razones de la deformabi.lidad particular mostrada por este tipo de fleje. Finalmente un ejemplo típico del análisis químico con relación al fleje de acero de acuerdo a la invención es descrito en lo siguiente, mientras que se considera en mente que no es el caso de una composición de enlace excepto por el bajo contenido de carbono y manganeso, sin adiciones importantes de cromo y fósforo, contrario a la situación en los aceros de fase dual conocidos: C 0.06-0.15 %, Mn 1.0-2.0 %, Si < 0.80 %, P = 0.010 %, S = 0.005 %, Cr = 0.30 %, Ni < 0.30 %, Mo < 0.03 %, Al 0.030 + 0.050 %. Deberá observarse que en el caso de la presente invención el porcentaje en el cual los elementos del cromo y fósforo están presentes pueden limitarse a los valores indicados, sin ninguna necesidad de altas cantidades que sean agregadas de estos elementos, aunque mantienen las mismas buenas calidades, gracias al hecho de que la temperatura del bloque, fleje enrollado pre-fleje nunca va debajo de los valores críticos más allá de los cuales los carburos de cromo se precipitan y el fósforo es separado de la solución sólida.

Claims (5)

REIVINDICACIONES

1. Fleje de acero de fase dual de bajo contenido de carbono, enrollado en caliente, con una estructura integrada por ferrita y martensita y bainita, que tiene un espesor de = 1.0 mm, particularmente conveniente para producir piezas de corte y prensado en frío y piezas cortadas que requieren características mecánicas de formación de capacidad y una recuperación resistente muy pequeña, y que tiene una corona entre el centro del fleje y el borde lateral más bajo de 0.07 mm, caracterizado por la siguiente composición: C 0.06-0.15 %, Mn 1.0-2.0 %, Si < 0.80 %, P = 0.010 %, S = 0.005 %, Cr = 0.30 %, Ni = 0.30 %, Mo < 0.03 %, Al 0.030 ÷ 0.050 %, balance Fe e impurezas inevitables, que tienen un perfil geométrico constante en la longitud completa y tolerancias espesantes entre ± 0.06 y 0.12 mm para los valores espesantes de hasta 8.00 mm, y siendo provisto con una estructura microcristalina homogénea con mejor finura que el grado 10 del estándar ASTM E 112 en un porcentaje más alto de 80 % de la estructura completa, estos límites de tolerancias, características geométricas y metalúrgicas son obtenidas por el enrollamiento en frío sin recocido y también sin corriente abajo del enrollamiento en frío.

2. Fleje de acero de fase dual de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado por tener un coeficiente de alargamiento de rotura de > 20 %.

3. Fleje de acero de fase dual de conformidad con la reivindicación 1, que resulta de una planta de bloque delgado en línea que comprende, corriente debajo de la etapa de fundición continua, una primera reducción de centro líquido, una etapa de desbaste, calentamiento en un horno de inducción y posteriormente mantener la temperatura en un horno con el mandril interno antes del enrollado final, así como el enfriamiento controlado compacto y embobinado final en un carrete.

4. Fleje de acero de fase dual de conformidad con la reivindicación 1, que consiste de acero peritéctico con análisis químico sin ninguna adición importante de cromo y fósforo.

5. Fleje de acero de fase dual de conformidad con la reivindicación 1, con un paralelismo de menos de 0.05 mm.