MX2014001005A - Parte de acero previamente soldada formada por calor con muy alta resistencia mecanica, y metodo de produccion. - Google Patents

Parte de acero previamente soldada formada por calor con muy alta resistencia mecanica, y metodo de produccion.

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MX2014001005A
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Abstract

La invención principalmente se refiere a una parte de acero soldada, con propiedades de muy alta resistencia mecánica, producida al calentar, después al formar por calor, luego al enfriar al menos una preforma soldada producida por la soldadura de extremo a extremo de al menos una primera y de al menos una segunda lámina de metal que al menos parcialmente consisten en una capa de aleación intermetálica en contacto con el sustrato de acero, sobre la cual está montada una capa de aleación metálica que consiste en una aleación de aluminio o a base de aluminio. Dicha parte de acero soldada de acuerdo con la invención esencialmente se caracteriza en que los bordes (36) muy cerca al área fundida (35) no están provistos con la capa de aleación metálica (19, 20) pero están provistos con la capa de aleación intermetálica (17, 18), y en que, al menos en parte de la longitud del área fundida (35), la relación del contenido de carbono del área fundida (35) al contenido de carbono del sustrato (25, 26) de una de la primera o de la segunda lámina de metal (11, 12) que tienen el contenido más alto de carbono (Cmax), es de entre 1.27 y 1.59. La invención también se refiere a un método para producir dicha parte de acero soldada y al uso de dicha parte de acero soldada para producir partes estructurales o de seguridad para vehículos, especialmente vehículos automotrices.

Description

PARTE DE ACERO PREVIAMENTE SOLDADA FORMADA POR CALOR CON MUY ALTA RESISTENCIA MECÁNICA Y MÉTODO DE PRODUCCIÓN Descripción de la Invención Esta invención se refiere principalmente a una parte de acero soldada formada por calor con muy alta resistencia.
La invención además se refiere a un método para la fabricación de una parte de acero soldada así como al uso de esta parte de acero soldada para la fabricación de partes estructurales o de seguridad para vehículos automotrices.
El estado de la téenica describe los métodos para la fabricación de partes de acero soldadas a partir de preformas de acero de diferentes composiciones y/o espesores que se sueldan a tope continuamente entre sí. En un primer modo de fabricación conocido, estas preformas soldadas están formadas en frío. En un segundo modo de fabricación conocido, estas preformas soldadas se calientan a una temperatura que permite la austenización del acero y después se forman por calor y se enfrían rápidamente en la matriz de formación . Esta invención se refiere a este segundo modo de fabricación.
La composición del acero se puede seleccionar para hacer posible las subsecuentes operaciones de calentamiento y de formación y para proporcionar a la parte de acero soldada la alta resistencia mecánica, la alta resistencia al impacto y la buena resistencia a la corrosión.
Las partes de acero de este tipo se usan, en particular, en la industria automotriz, y más particularmente para la fabricación de partes anti-intrusión, partes estructurales o partes que contribuyen a la seguridad de los vehículos automotrices.
Entre los materiales formables por calor que tienen las características requeridas para las aplicaciones anteriormente mencionadas, la lámina de acero recubierta descrita en la publicación EP971044 tiene, en particular, un contenido de carbono de entre 0.10% y 0.5% en peso e incluye un recubrimiento previo metálico a base de aluminio. Esta lámina está recubierta, por ejemplo, mediante recubrimiento por inmersión continua, en un baño que contiene, además del aluminio, silicio e hierro a concentraciones controladas. El subsecuente tratamiento por calor aplicado durante un proceso de formación por calor o despues de la formación y del enfriamiento realizado después de que este tratamiento por calor permite obtener una microestructura martensítica que proporciona a la parte de acero una alta resistencia mecánica que puede exceder 1500 MPa.
Un método conocido para la fabricación de partes de acero soldadas consiste en procurar que al menos de dos láminas de acero tal como se describe en el documento EP 971044, se suelden a tope estas dos láminas para obtener una preforma soldada, cortar opcionalmente esta preforma soldada, después calentar la preforma soldada antes de realizar una operación de formación por calor, por ejemplo mediante estampado por calor, para impartir a la parte de acero la forma requerida para su aplicación.
Una teenología de soldadura conocida es la soldadura por haz láser. Esta tecnología tiene ventajas en terminos de flexibilidad, calidad y productividad en comparación con otras tecnologías de soldadura como la soldadura por costura o soldadura por arco.
Durante la operación de soldadura, sin embargo, el recubrimiento previo a base de aluminio que consiste en una capa de aleación intermetálica que está en contacto con el sustrato de acero, cubierta por una capa de aleación metálica, se diluye con el sustrato de acero dentro de la zona de metal soldada, que es la zona que está en el estado fundido durante la operación de soldadura y que se solidifica después de esta operación de soldadura, formando el enlace entre las dos láminas.
En el intervalo de los contenidos de aluminio del recubrimiento previo, pueden ocurrir dos fenómenos.
En un primer fenómeno, si el contenido de aluminio en la zona de metal soldada es localmente alto, se forman los compuestos intermetálicos, que resultan de la dilución de una porción de recubrimiento previo dentro de la zona de metal soldada, y de la formación de una aleación que ocurre durante el calentamiento subsecuente de la unión soldada antes de la etapa de formación por calor. Estos compuestos intermetálicos son sitios donde el agrietado incipiente es más probable que ocurra.
En el segundo fenómeno, si el contenido de aluminio en la zona de metal soldado es inferior, el aluminio, que es un elemento alfágeno en la solución sólida en la matriz, previene la transformación en austenita que ocurre durante la etapa que precede al estampado. Por lo tanto, no es más posible obtener la martensita o la bainita durante el enfriamiento despues de la formación por calor y la costura soldada contiene ferrita. La zona de metal soldada entonces exhibe una dureza y una resistencia mecánica que son menores que las de las dos láminas adyacentes.
Para prevenir el primer fenómeno anteriormente descrito, la publicación EP2007545 describe una solución que consiste en eliminar, en el nivel de la periferia de las láminas destinadas para ser sometidas a la operación de soldadura, la capa superficial de aleación metálica, dejando la capa de aleación intermetálica. El retiro puede ser realizado mediante cepillado o mediante haz láser. La capa de aleación intermetálica se preserva para garantizar la resistencia a la corrosión y para prevenir el fenómeno de descarburización y la oxidación durante el tratamiento por calor que precede la operación de formación .
Sin embargo, esta teenología no siempre permite prevenir el segundo fenómeno anteriormente descrito: aunque la dilución de la capa de aleación intermetálica delgada da lugar solamente a un aumento muy ligero en el contenido de aluminio en la zona de metal soldado (menos del 0.1 %), la conjugación de las segregaciones de aluminio locales y la combinación potencial de boro en la forma de nitruro en la zona de metal soldado da lugar a una disminución en la endurecibilidad en esta zona. Por lo tanto, el índice de endurecimiento crítico se aumenta en la zona de metal soldado comparada con el índice en las dos láminas adyacentes.
La figura 1 ilustra la dureza observada en la zona de metal soldado (perfil 2) y en el metal base (perfil 1 ), es decir, la lámina de acero cercana, despues de calentar a 900°C, seguido por estampando por calor y enfriado a un índice variable. La dureza del metal base es la dureza obtenida en el caso de una lámina descrita en la publicación EP971044, que contiene en particular 0.22% de C, 1 .12% de Mn y 0.003% de B. La dureza de la zona de metal soldado es la dureza observada cuando la soldadura se realiza tal como se describe en la publicación EP2007545.
El perfil 1 indica que el índice de endurecimiento martensítico crítico del metal base es de 27°C/segundos debido a que cualquier índice de enfriamiento mayor de 27°C/segundos da lugar a una dureza de la lámina en el orden de 480 HV y una microestructura totalmente martensítica.
Por otra parte, el perfil 2 muestra que el índice de endurecimiento crítico martensítico de la zona de metal soldado es de 35°C/s. Por lo tanto, un índice de enfriamiento después del estampado por calor entre de 27°C/segundo y de 35°C/segundo no da lugar a una suficiente dureza y una estructura completamente martensítica en esta zona.
Además, este aumento en el índice de endurecimiento crítico en la zona de metal soldado está acompañado por condiciones de enfriamiento desfavorables en esta zona de metal soldado durante la formación por calor.
De hecho, es posible que la zona de metal soldado pueda perder el contacto completamente con la matriz fría durante el enfriamiento por las razones indicadas más adelante, consideradas independientes o en combinación: - si las dos láminas son de diferentes espesores, a causa de la "etapa" diseñada en el dado para hacer posible el desplazamiento del material durante la formación - a causa de un desalineamiento posible entre el dado y la preforma soldada.
Por lo tanto, con base a la información proporcionada anteriormente, para un índice de enfriamiento de la preforma soldada de menos de 35°C/segundos, la zona de metal soldado exhibe una microestructura heterogenea y una disminución de las características mecánicas de la unión, que puede generar la parte de acero soldada inadecuada para las aplicaciones previstas, en particular para la industria automotriz.
Otro método de soldadura conocido aplicado a las láminas descritas en la publicación EP971044 se describe en la publicación EP1878531.
Este metodo consiste en crear una zona de metal soldado que exhibe las características de resistencia mecánica requeridas para la soldadura de dos láminas cortadas previamente mediante corte que, a causa de este tipo de corte, exhiben depósitos de recubrimiento previo a base de aluminio en sus filos.
El método de soldadura consiste en soldadura híbrida de láser-TIG, es decir, un haz de láser combinado con un arco voltaico generado por un soplete de soldadura de TIG ("Gas Inerte de Tungsteno") equipado con un electrodo no fusible, o soldadura híbrido de láser-MIG ("Gas Inerte de Metal") para la cual el soplete de soldadura está equipado con un electrodo de alambre fusible.
Sin embargo, las partes de acero estampadas por calor después de la operación de soldadura que usan este método también exhiben fragilidad mecánica en el nivel de la zona de metal soldado.
De hecho, sin importar la proporción de metal de relleno en el caso de la soldadura de láser-MIG, la mezcla en la zona de metal soldado no es suficiente para prevenir la formación de zonas con una alta concentración de aluminio, que da lugar a la ausencia de formación de martensita en el nivel de la zona de metal soldado durante el enfriamiento y así en insuficiente resistencia mecánica.
Para obtener un nivel deseado de dilución, es necesario agregar grandes cantidades de metal de relleno, que por un lado crea problemas que derriten el metal agregado por la soldadura con el metal que se soldará, y por otro lado un gran espesor en exceso en el nivel de la zona de metal soldado que es indeseable para el proceso de formación y la parte resultante que será soldada no puede cumplir las normas de calidad, en efecto, en el sector automotriz.
En este contexto, el objetivo de esta invención es una parte de acero soldada que tiene muy alta resistencia mecánica, es decir, mayor de 1230 M Pa, obtenida mediante calentamiento en el intervalo austenítico seguido por la deformación de al menos una preforma soldada obtenida mediante soldadura a tope de al menos dos láminas que constituyen, al menos en parte, un sustrato de acero y un recubrimiento previo que consiste en una capa de aleación intermetálica que está en contacto con el sustrato de acero, cubierta por una capa de aleación metálica que es una aleación de aluminio o a base de aluminio.
Un objetivo particular de la invención es una parte de acero · soldada del tipo anteriormente descrito para la cual la deformación anterior consiste en la formación por calor y para la cuál es mayor la resistencia mecánica de la zona de metal soldado que la de las dos láminas soldadas o de al menos una de las dos láminas soldadas.
Para este propósito, la parte de acero soldada con las características con muy alta resistencia mecánica obtenidas por la invención es obtenida mediante calentamiento en el intervalo austenítico seguido por la formación por calor, despues enfriado, de al menos una preforma soldada obtenida mediante soldadura a tope de al menos un primera y una segunda lámina que consiste en al menos en parte de un sustrato de acero y un recubrimiento previo el cual está constituido por una capa de aleación intermetálica en contacto con el sustrato de acero, cubierta por una capa de aleación metálica de una aleación de aluminio o a base de aluminio, y esencialmente se caracteriza en que la capa de aleación metálica es retirada de los bordes en proximidad directa a la zona de metal soldado que resulta de la operación de soldadura y que constituye el enlace entre la primera y la segunda lámina, mientras se conserva la capa de aleación intermetálica, y en que, sobre al menos una porción de la zona de metal soldado, la relación entre el contenido de carbono de la zona de metal soldado y el contenido de carbono del sustrato de la primera o la segunda lámina, independientemente de que tanga el contenido de carbono más alto Cmax, es de entre 1.27 y 1 .59.
Las características anteriormente mencionadas de la parte de acero soldada reivindicada por la invención son representadas por una fractura que ocurre en el metal base y no en la zona de metal soldado cuando la unión soldada se somete a una tensión de tracción perpendicular uniaxial a la unión.
La parte de acero soldada reivindicada por la invención puede también tener las características opcionales descritas más adelante, consideradas individualmente o en todas las combinaciones teenicas posibles: - la relación entre la dureza de la zona de metal soldado y la dureza del sustrato de la primera o la segunda lámina que tiene el contenido de carbono más alto Cmax es mayor de 1 .029 + (0.36 Cmax), donde Cmax se expresa en porcentaje en peso. - la composición del sustrato de al menos la primera o la segunda lámina incluye los siguientes elementos, expresados en porcentaje en peso: 0.10% < C < 0.5% 0.5% £ Mn £ 3% 0.1 % £ Si £ 1 % 0.01 % £ Cr £ 1 % Ti < 0.2% Al <0.1 % S < 0.05% P < 0.1 % 0.0002% < B < 0.010% , el equilibrio es hierro e impurezas inevitables del proceso. la composición del sustrato de al menos la primera o la segunda lámina incluye los siguientes, expresados en porcentaje en peso: 0.15% £ C £0.4% 0.8% < Mn < 2.3% 0.1 % < Si <0.35% 0.01 % < Cr < 1 % Ti < 0.1 % Al £0.1 % S £ 0.03% 5 P < 0.05% 0.0005% < B < 0.010%, el equilibrio es hierro e impurezas inevitables del proceso la composición del sustrato de al menos la primera o la segunda lámina incluye los siguientes, expresados en porcentaje ío en peso: 0.15% < C £ 0.25% 0.8% £ Mn £ 1 .8% 0.1 % £ Si £0.35% 0.01 % £ Cr < 0.5% 15 Ti £ 0.1 % Al £ 0.1 % S £ 0.05% P < 0.1 % 0.0002% < B < 0.005% , 20 el equilibrio es hierro e impurezas inevitables del proceso. - el contenido de carbono de la zona de metal soldado es inferior o igual a 0.35% en peso. - la capa de aleación metálica del recubrimiento previo contiene, expresado en porcentaje en peso, entre 8 y 11 % de 25 silicio, entre 2 y 4% de hierro, con el resto de la composición consistiendo en aluminio e impurezas inevitables. - la microestructura de la zona de metal soldado no contiene ferrita. - la microestructura de la zona de metal soldado es martensítica. - dicha formación por calor de la preforma soldada es realizada por una operación de estampado por calor. - los filos respectivos de los bordes perifericos de la primera y de la segunda lámina destinadas para someterse a la operación de soldadura no contienen aluminio o aleación de aluminio, cuya presencia puede resultar de una operación de corte anterior de cada una de la primera y de la segunda lámina.
La invención además se refiere a un método para la fabricación de la parte de acero soldada anteriormente descrita.
Para este propósito, de acuerdo con el método reivindicado por la invención, se proporciona al menos una primera y una segunda lámina de acero, que consiste en un sustrato de acero y recubrimiento previo que consiste en una capa de aleación intermetálica en contacto con el sustrato de acero, cubierta por una capa de aleación metálica que es una aleación de aluminio o a base de aluminio, y en la cual se elimina esta capa de aleación metálica de al menos una superficie de una porción de un borde periférico de cada una de la primera y de la segunda lámina de acero destinadas para ser sometidas a la operación de soldadura, dejando en su lugar la capa de aleación intermetálica, y la aleación de aluminio o a base de aluminio, cuya presencia puede resultar de una operación de corte anterior de cada una de la primera y de la segunda lámina, se retira de los filos respectivos de los bordes perifericos de la primera y de la segunda lámina destinadas para ser sometidas a la operaciósn de soldadura, entonces la primera y la segunda lámina de acero se sueldan a tope en el nivel de los bordes periféricos respectivos de esta primera y segunda lámina de acero de las cuales la capa de aleación metálica se ha eliminado por medio de una fuente láser y al usar un alambre de metal de relleno de al menos parte de la longitud de la zona soldada, obteniendo de tal modo una preforma soldada sobre la cual el contenido de carbono de la zona de metal soldado resultante de la operación de soldadura y que constituye el enlace entre la primera y la segunda lámina es de entre 1 .27 y 1 .59 veces el contenido de carbono del sustrato de la lámina que tiene el contenido de carbono más alto, entonces dicha preforma soldada se calienta para proporcionar una estructura totalmente austenítica en la zona de metal soldado, entonces dicha preforma soldada es formada por calor y calentada para obtener una parte de acero, entonces dicha parte de acero se enfría a un índice controlado para obtener las características de resistencia mecánica especificada.
El método para la fabricación de la parte de acero soldada reivindicada por la invención puede también incluir las características opcionales descritas más adelante, consideradas individualmente o en todas las combinaciones teenicas posibles: - la capa de aleación metálica se elimina de las caras opuestas de los bordes periféricos respectivos de cada una de la primera y de la segunda lámina de acero, dejando la capa de aleación intermetálica en su lugar. - el ancho de la zona desde la cual se elimina la capa de aleación metálica en el nivel del borde periférico de la primera y de la segunda lámina destinadas para ser sometidas a la operación de soldadura es de entre 0.2 y 2.2 mm. - la composición del sustrato de al menos la primera o de la segunda lámina incluye los siguientes, expresados en porcentaje en peso: 0.10% < C < 0.5% 0.5% £ Mn < 3% 0.1 % < Si < 1 % 0.01 % £ Cr £ 1 % Ti < 0.2% Al < 0.1 % S < 0.05% P < 0.1 % 0.0002% < B £0.010% , el equilibrio es hierro e impurezas inevitables del procesamiento. la composición del sustrato de al menos la primera o la segunda lámina incluye los siguientes, expresados en porcentaje en peso: 0.15% £ c <0.4% 0.8% £ Mn £ 2.3% 0.1% < Si <0.35% 0.01% < Cr < 1% Ti <0.1% Al <0.1% S < 0.03% P < 0.05% 0.0005% < B £ 0.010%, el equilibrio es hierro e impurezas inevitables de procesamiento. - la composición del sustrato de al menos la primera o la segunda lámina incluyen los siguientes, expresados en porcentaje en peso: 0.15% < C < 0.25% 0.8% £ Mn £ 1.8% 0.1% £ Si <0.35% 0.01% < Cr < 0.5% Ti < 0.1% Al £ 0.1% S < 0.05% P <0.1% 0.0002% < B < 0.005%, el equilibrio es hierro e impurezas inevitables de procesamiento. - durante la etapa de soldadura, los bordes perifericos que se soldarán de la primera y de la segunda lámina de acero están localizadas a una distancia máxima de 0.1 mm entre sí. - la energía de soldadura lineal de la fuente de láser durante la operación de soldadura es mayor de 0.3 kJ/cm. - la fuente de láser es cualquiera del tipo del láser de gas de CO2, que suministra una energía de soldadura lineal mayor de 1 .4 kJ/cm, o del tipo de láser de estado sólido que suministra una energía de soldadura lineal mayor de 0.3 kJ/cm. - la velocidad de soldadura es de entre 3 metros/minutos y 8 metros/minutos, y la energía de láser de gas de C02 es mayor o igual a 7 kW y la energía de láser de estado sólido es mayor o igual a 4 kW. - la etapa de soldadura se realiza bajo gas de cubierta de helio y/o argón. - la velocidad de flujo de helio y/o de argón durante la etapa de soldadura es mayor o igual a 15 litros por minuto. - el alambre de relleno contiene los siguientes elementos, expresados en porcentaje en peso: 0.6% £ C < 1 .5% 1 % < n < 4% 0.1 % £ Si £ 0.6% Cr < 2% Ti < 0.2% el equilibrio es hierro e impurezas inevitables de procesamiento. - el alambre de relleno contiene los siguientes elementos, expresados en porcentaje en peso: 5 0.65% < C < 0.75% 1.95% £ Mn < 2.05% 0.35% £ Si < 0.45% 0.95% £ Cr < 1 .05% 0.15% Ti < 0.25% el equilibrio es hierro e impurezas inevitables de procesamiento. - la proporción de metal de relleno con relación al volumen de la zona de metal soldado es de entre 12% y 26% y la velocidad de soldadura es de entre 3 y 7 metros por minuto. - el par que consiste en la proporción anterior de metal de relleno con relación al volumen de la zona de metal soldado y la velocidad de soldadura está dentro del intervalo ilustrado en la figura 8. - el par que consiste en la proporción anterior de metal de relleno con relación al volumen de la zona de metal soldado y de la velocidad de soldadura cumple los requisitos combinados enumerados a continuación: la proporción de metal de relleno con relación al volumen de la zona de metal soldado es de entre el 12% y el 26% y la velocidad de soldadura es de entre 3 y 7 metros por minuto, y cuando la velocidad de soldadura es mayor de 3.5 metros por minuto, el par que consiste en la proporción de metal de relleno con relación al volumen de la zona de metal soldado (35) y de la velocidad de soldadura es tal que Y<-3.86X+39.5, por lo que Y designa la proporción de metal de relleno expresada como un porcentaje de volumen y X designa la velocidad de soldadura expresada en metros por minuto. la proporción de metal de relleno con relación al volumen de la zona de metal soldado (35) es de entre 14 y 16%, la velocidad de flujo de helio y/o de argón es de entre 13 y 17 litros por minuto, el diámetro en este punto de impacto en la lámina del haz de láser (30) es de entre 500 y 700 pm, y la extremidad (32a) del alambre de relleno (32) está a una distancia desde el punto de impacto del haz de láser en la lámina entre 2 y 3 mm. - la velocidad de enfriamiento de la zona de metal soldado (35) durante la etapa de formación por calor es mayor que o igual al índice de endurecimiento martensítico crítico de la zona de metal soldado (35).
Finalmente, la invención se refiere a la utilización de las partes de acero descritas antes para la fabricación de las partes estructurales o de seguridad para los vehículos, en particular vehículos motorizados.
Otras características y ventajas de la invención se representan detalladamente en la siguiente descripción, que se presenta exclusivamente a modo de ejemplo y no se proponen de ninguna manera como restrictivas, con referencia a las figuras anexas, en las cuales: - la figura 1 presentada antes representa el perfil comparativo de la dureza del metal base y de la zona de metal soldado en función de la velocidad de enfriamiento durante el estampado por calor, para una parte de acero soldada del estado de la teenica, - la figura 2 es una ilustración esquemática de la lámina usada en la implementación del método reivindicado por la invención , - la figura 3 es una ilustración esquemática del principio de la operación de soldadura del método reivindicado por la invención , - la figura 4 es una ilustración esquemática del final de la operación de soldadura del método reivindicado por la invención, - la figura 5 ilustra el perfil de la resistencia a la rotura por tracción mecánica de la zona de metal soldado, por lo cual la tensión se ejerce perpendicularmente en relación a la unión soldada, como una función del porcentaje del metal de relleno en la zona de metal soldado durante el método reivindicado por la invención, y para dos diferentes velocidades de enfriamiento durante el estampado por calor, - la figura 6 ilustra la localización de la fractura, en el metal base o en la zona de metal soldado, como una función de la relación entre el contenido de carbono de la zona de metal 5 soldado y el contenido de carbono del metal base, - la figura 7 es una gráfica que ilustra un ejemplo de un perfil de microdureza (dureza bajo una carga de 200 g) de una parte de acero soldada fabricada a partir de dos láminas de diferente espesor y estampada de acuerdo con la invención y de ío la zona adyacente a la zona de metal soldado, y - la figura 8 es una gráfica que ilustra las condiciones de límite de operación óptimas del metodo reivindicado por la invención en términos de porcentaje de metal relleno y de velocidad de soldadura. 15 - la figura 9 ilustra la variación de la dureza en la zona de metal soldado como una función de la temperatura para diferente contenido de carbono.
En el método reivindicado por la invención, se proporcionan dos láminas cubiertas mediante inmersión en un baño de aluminio 20 fundido de acuerdo con un método llamado "recubrimiento por inmersión" como se describe en la publicación EP971044. El término lámina se usa en un sentido amplio como cualquier tira u objeto obtenido mediante el corte de una tira, un espiral o lámina.
El baño de aluminio que es el objetivo de la operación de 25 inmersión puede también incluir de 9 a 10% de silicio y de 2 a 3.5% de hierro.
El acero que constituye el sustrato de acero de las láminas exhibe la siguiente composición, expresada en porcentaje en peso: 0.10% £ C £ 0.5% 0.5% £ Mn £ 3% 0.1% < Si £ 1% 0.01% < Cr < 1% Ti < 0.2% Al <0.1% S < 0.05% P < 0.1% 0.0002% £ B £ 0.010%, el equilibrio es hierro e impurezas inevitables de procesamiento.
Preferiblemente, la composición del acero será como sigue: 0.15% £ C £ 0.4 % 0.8% £ Mn < 2.3% 0.1% < Si <0.35% 0.01% £ Cr < 1% Ti < 0.1% Al <0.1% S < 0.03% P < 0.05% 0.0005% £ B < 0.010%, el equilibrio es hierro e impurezas inevitables de procesamiento.
Aún más preferiblemente, y de acuerdo con la siguiente descripción, la composición del acero será como sigue: 5 0.15% < C < 0.25% 0.8% < Mn < 1 .8% 0.1 % < Si £ 0.35% 0.01 % £ Cr £ 0.5% Ti < 0.1 % ío Al £ 0.1 % S < 0.05% P £ 0.1 % 0.0002% £ B £ 0.005%, el equilibrio es hierro e impurezas inevitables de 15 procesamiento.
Las láminas que se soldarán ente sí pueden ser de composiciones identicas o diferentes.
El recubrimiento, que será llamado el "recubrimiento previo" en esta etapa en la siguiente descripción, exhibe las siguientes 20 características que resultan de la inmersión de la lámina en el baño de aluminio: con referencia a la figura 2, el recubrimiento previo 3 de la lámina 4 tiene dos capas 5, 7 de diferentes tipos.
Primero, una capa de aleación intermetálica del tipo de AISiFe está en contacto con la superficie del sustrato de acero 6 25 de la lámina 4. Esta capa de aleación intermetálica resulta de la reacción entre el sustrato de acero 6 y el baño de aluminio.
Además, esta capa de aleación intermetálica está cubierta por una capa de aleación metálica 7 que forma una capa superficial del recubrimiento previo 3. 5 El recubrimiento previo 3 está presente en las dos caras opuestas 8a, 8b de la lámina 4.
En el metodo reivindicado por la invención , la capa de aleación metálica 7 se elimina en el nivel de la periferia 9 de la lámina 4 que está destinada para experimentar la operación de ío soldadura subsecuente.
En la figura 2, solamente la superficie superior 8a es el objetivo de este retiro, pero la capa de aleación metálica 7 será ventajosamente retirada periféricamente en el nivel de las dos caras opuestas 8a, 8b de la lámina 4. 15 La capa de aleación intermetálica 5 por lo tanto permanece en el nivel de la periferia 9 de la lámina 4 que se destina para experimentar la operación de soldadura.
La ablación de la capa metálica 7 puede realizarse mediante una operación de cepillado debido a que la capa metálica 7 la 20 cual se elimina tiene una dureza que es menor que la dureza de la capa de aleación intermetálica 5 la cual permanece.
Un experto en la téenica entenderá cómo adaptar los parámetros con relación al cepillado para hacer posible el retiro de la capa metálica 7 en la periferia 9 de la lámina 4. 25 Es también posible eliminar la capa de aleación metálica al usar un haz de láser dirigido hacia la periferia 9 de la lámina 4.
La interacción entre el haz de láser y el recubrimiento previo 3 causa una vaporización y una expulsión de la capa de aleación metálica 7.
El ancho sobre el cual la capa de aleación metálica 7 en el nivel de la periferia 9 de la lámina 4 es eliminado es de entre 0.2 y 2.2 mm.
Además, la capa de aleación intermetálica 5 que permanece en el nivel de la periferia 9 de la lámina 4 está en el orden de 5 pm de espesor.
Estos dos modos de ablación (cepillado y láser) de la capa de aleación metálica son la materia de la publicación EP2007545.
Las operaciones de corte anteriores de la lámina 4, así como la operación de eliminación de la capa de aleación metálica 7 como se describe anteriormente pueden implicar una porción del recubrimiento previo 3 en el nivel del filo 10 de la periferia 9 de la lámina 4 destinada para ser el objeto de la operación de soldadura. Por lo tanto hay rastros de aluminio o aleación de aluminio en el nivel de este filo 10.
De acuerdo con el metodo reivindicado por la invención, estos rastros de aluminio o de aleación de aluminio en el nivel del filo 10 de la lámina 4 también son eliminados mediante cepillado antes de la operación de soldadura.
Con referencia a la figura 3, una primera lámina 1 1 y una segunda lámina 12, donde cada una tiene un sustrato respectivo 25, 26, y donde cada una tiene en sus caras opuestas respectivas 13a, 13b; 14a, 14b un recubrimiento previo 15, 16 que consiste en una capa de aleación intermetálica 17, 18 cubierta por una capa de aleación metálica 19, 20, son colocadas extremo a extremo de acuerdo con las teenicas de soldadura por láser convencionales por contacto entre sus periferias respectivas 21 , 22, en las cuales por un lado la capa de aleación metálica 19, 20 se ha eliminado en el nivel de sus caras opuestas 13a, 13b; 14a, 14b, y en los filos 23, 24 de los cuales el recubrimiento previo 15, 16 depositado durante la operación de índice de corte también se ha eliminado.
La distancia máxima entre los filos respectivos 23, 24 de las dos láminas 1 1 , 12 es 0.1 mm, por lo cual la colocación de esta separación entre los filos 23, 24 de las dos láminas 1 1 , 12 promueve el depósito del metal de relleno durante la operación de soldadura.
Como se ilustra en la figura 3, la operación de soldadura de acuerdo con el método reivindicado por la invención consiste en un haz de láser 30 dirigido al nivel de la unión entre las dos láminas 1 1 , 12, combinado con un alambre de relleno 32 que se funde al punto de impacto 31 del de haz de láser. El método de soldadura en cuestión es por lo tanto la soldadura por láser con el metal de relleno.
La fuente de láser usada debe ser de alta potencia y puede seleccionarse de entre una fuente de láser tipo gas de CO2 de láser con una longitud de onda de 10 micrómetros o una fuente de láser de estado sólido con una longitud de onda de 1 micrómetro.
A causa del espesor de las dos láminas 1 1 , 12 que es menos de 3 mm, la energía del láser de gas de CO2 deben ser mayor o Igual a 7 kW mientras que la energía del láser de estado sólido debe ser mayor o igual a 4 kW.
El diámetro del de haz de láser en el punto de impacto en las láminas debe ser aproximadamente 600 mm para ambos tipos de fuente de láser.
Finalmente, la extremidad 32a del alambre de relleno 32 debe localizarse aproximadamente 3 mm desde el punto de impacto P del de haz de láser 30 en la unión entre las láminas 1 1 y 12 para una fuente de láser de estado sólido y aproximadamente 2 mm desde el haz de láser 30 para una fuente de láser tipo láser de gas de C02.
Estas condiciones hacen posible obtener una fusión completa del alambre de relleno 32 así como una mezcla satisfactoria con el sustrato de acero en el nivel de la soldadura.
Además, estas energías harán posible usar una velocidad de soldadura suficiente para prevenir la precipitación de los nitruros de boro y/o de otros problemas de segregación.
El alambre de relleno debe cumplir dos requisitos: - primero, la cantidad de metal agregada por este alambre de relleno 32 debe ser tal que la fuente de láser pueda derretirlo en su totalidad y producir una mezcla relativamente homogenea en el nivel soldadura. Además, la cantidad de metal agregada no debe dar lugar a un sobreespesor de la soldadura por más del 10% en relación al espesor inferior de las dos láminas si este último no es del mismo espesor, de acuerdo con las normas de calidad vigentes en la industria automotriz. - la composición del alambre de relleno debe tambien hacerlo posible, en combinación con los otros parámetros del proceso de soldadura, para obtener una soldadura, cuyas características de resistencia mecánica son comparables, después de la formación por calor y del enfriamiento, con las características de resistencia mecánica de la primera 1 1 y de la segunda 12 lámina soldada.
Finalmente, durante la etapa de soldadura, la protección de gas de cubierta se debe proporcionar para prevenir la oxidación y la descarburización de la zona la cual es soldada, para prevenir la formación de nitruro de boro en la zona de metal soldado y los fenómenos de agrietamiento en frío potenciales causados por la absorción de hidrógeno.
Esta protección de gas de cubierta es alcanzada al usar helio y/o argón.
Con referencia a la figura 4, la operación de soldadura lleva a la formación de una zona de metal soldado 35 en la unión entre las dos láminas 1 1 , 12 que posteriormente se solidifican , de tal modo formando la soldadura. El término "zona de metal soldado" se usa para identificar esta soldadura incluso después de la solidificación de esta zona de metal soldado 35.
Las medidas se pueden tomar para las partes que experimentan un menor enfriamiento local rápido durante la formación por calor para agregar un alambre de relleno solamente en ciertas porciones de la longitud de la zona de metal soldado y para no agregar el alambre de metal de relleno en las uniones restantes.
La preforma soldada 37 que resulta de la operación de soldadura por lo tanto tiene una zona de metal soldado 35 que no contiene aleación intermetálica debido al retiro anterior de la capa de aleación metálica 19, 20 como se explicó antes.
Además, como se ilustra en la figura 4, los bordes 36 en proximidad directa a la zona de metal soldado 35 están libres de la capa de aleación metálica 19, 20 a causa del hecho de que el ancho de la zona de metal soldado 35 es menor que el ancho de la zona de soldadura que no incluye una capa de aleación metálica 19, 20.
Aunque la figura 4 ilustra el caso simple de una preforma soldada fabricada a partir de una primera lámina 1 1 y de una segunda lámina 12, es posible en el metodo reivindicado por la invención, usar un número más grande de láminas que se sueldan una a otra.
La preforma soldada 37 de tal modo obtenida entonces se somete a un proceso de calentamiento para obtener una transformación austenítica en todas las partes de esta preforma.
Esta preforma es entonces formada por calor, preferiblemente mediante un estampado por calor. Esta etapa es seguida por un enfriamiento conducido por contacto en la matriz de estampado a una velocidad de enfriamiento que se discute a continuación, y da lugar a una parte de acero soldada.
En la siguiente descripción, la referencia a una parte de acero soldada se refiere a la pieza terminada que sigue el estampado por calor de la preforma soldada, cuya fabricación se describió antes.
Para un acero tipo 22MnB5 (C = 0.20-0.25% , Mn = 1.1 -1 .35%, Si=0.15-0.35%, Al=0.020-0.060%, Ti = 0.020-0.050%, Cr=0.15- 0.30%, B = 0.002-0.004%, el contenido que es expresado en porcentaje en peso y el equilibrio que consiste en hierro y las impurezas que resultan del procesamiento), la tabla 1 a continuación presenta las condiciones del metodo de soldadura usado para fabricar una parte de acero soldada para la cual la dureza del metal de soldadura y la zona estampada por calor es al menos igual a la dureza de una o de la otra de las dos láminas 1 1 , 12.
Estas condiciones se indican en términos de velocidad de soldadura, porcentaje de volumen del metal de relleno en relación a la zona de metal soldado y composición química del alambre de relleno expresada en porcentaje en peso. Las pruebas que se condujeron para determinar estas condiciones de límite se realizaron con una fuente de láser de gas de CO2 con una energía mayor de 7 kilovatios y una fuente de láser de estado sólido con una energía mayor de 4 kilovatios bajo un gas de cubierta de helio y/o argón a una velocidad de flujo mayor de 15 litros/minuto.
Tabla 1 En el marco de otro ejemplo, se condujeron las pruebas con un alambre de relleno que tiene la composición indicada a continuación, en porcentaje en peso: C = 0.7%, Si =0.4%, Mn=2%, Cr=1 % y Ti = 0.2, el resto consiste en hierro e impurezas que resultan del procesamiento.
Las pruebas que se condujeron para determinar estas condiciones de límite se realizaron con una fuente de láser de gas de CO2 con una energía mayor de 7 kilovatios y una fuente de láser de estado sólido con una energía mayor de 4 kilovatios bajo un gas de cubierta de helio y/o de argón a una velocidad de flujo mayor de 15 litros/minuto. Todos los resultados obtenidos y presentados a continuación son similares, sin importar la fuente de láser usada.
Con referencia a la figura 8, el aspecto de la zona de metal soldado y la calidad de la mezcla del alambre de relleno y del metal fundido se examinan por diferentes porcentajes del metal de relleno y de las velocidades de soldadura.
Para los puntos experimentales identificados como las referencias 40 y 41 , los resultados en terminos de dilución y el aspecto de superficie de la zona de metal soldado son satisfactorios, mientras que para los puntos experimentales identificados como 42, los resultados no son satisfactorios.
La figura 5 ilustra la resistencia a la rotura por tracción de la parte de acero soldada estampada por calor como una función del porcentaje del metal de relleno en la zona de metal soldado para dos velocidades de enfriamrento de 30 y de 50°C por segundo.
Los puntos experimentales identificados como la referencia 43 corresponden a una velocidad de enfriamiento de 30°C por segundo y los puntos experimentales identificados como la referencia 44 corresponden a una velocidad de enfriamiento de 50°C por segundo. Estas dos velocidades corresponden respectivamente a una extracción eficiente de calor gracias al contacto ajustado entre la parte y la matriz de prensado (50°C por segundo) y a un contacto menos ajustado a causa de una menor presión cerrada y/o a una diferencia en espesor entre las láminas que se soldarán (30°C por segundo).
Cuando las preformas soldadas estampadas por calor se enfrían a una velocidad de 50°C por segundo, la resistencia a la tracción es de entre 1470 y 1545 MPa y la fractura ocurre en el metal base.
Cuando los preformas soldadas estampadas por calor se enfrían a una velocidad de 30°C por segundo, y cuando la proporción de volumen del metal de relleno es de entre 4.3 y 1 1 .5%, la fractura ocurre en la zona de metal soldado y la resistencia a la tracción mecánica es de entre 1230 y 1270 MPa.
Por una parte, cuando las preformas soldadas estampadas por calor se enfrían a una velocidad de 30°C por segundo, y cuando la proporción de volumen de metal de relleno es 14.7%, la fractura ocurre en el metal base con una resistencia mecánica de 1410 MPa.
Por lo tanto, una proporción del metal de relleno mayor del 12% permite obtener sistemáticamente una fractura fuera de la unión soldada, ambas en las zonas eficientemente enfriadas en la parte estampada por calor y en las zonas menos eficientemente enfriadas.
La figura 6 ilustra la localización de la fractura, en el metal base como se indica en la etapa 45, o en la zona de metal soldado indicada en la etapa 46, cuando las uniones soldadas se someten a una fuerza de tracción uniaxial perpendicular a la costura, como una función de la relación entre el contenido de carbono de la zona de metal soldado y el contenido de carbono del metal base, a partir de los puntos experimentales 43, 44 presentados con referencia a la figura 5 e identificados respectivamente como 43a y 44b en la figura 6.
Se ha mostrado que cuando esta relación es mayor de 1 .27 (línea D1 ), la fractura ocurre sistemáticamente en el metal base, a pesar de las modificaciones del templabilidad debido a la presencia de aluminio en la zona de metal soldado, y a pesar de la velocidad de enfriamiento más lenta que resulta del contacto incompleto entre la parte y el dado. La figura 6 tambien muestra que más allá de una relación de 1 .59 (línea D2), una fragilidad particular ocurre.
Esta relación máxima de 1 .59 entre el contenido de carbono de la zona de metal soldado y el contenido de carbono del metal base también es obtenido al determinar las condicione críticas que lleva a la fractura repentina de una soldadura de estructura martensítica que comprende un defecto superficial, cuando la tensión es aplicada perpendicularmente a la dirección de soldadura.
Para este propósito, la consideración se da al caso de dos láminas 1 1 , 12, cuyo espesor w es de 3 mm, y un defecto tipo ranura en la zona de metal soldado, cuya profundidad es 10% del espesor de las láminas 1 1 , 22, es decir una profundidad de 0.3 mm.
La expresión del factor de intensidad de tensión K expresado en MPa m es como sigue: K, = harrea en la cual - k es el factor de forma, y determinado en particular en base a la relación a/w - s es la tensión aplicada a la soldadura, expresada en M Pa, y a es la profundidad del defecto en cuestión, expresada en metros.
Para evaluar el factor de intensidad de tensión, un caso de tensión severa se considera, en la cual la tensión aplicada s es igual al límite elástico Re.
La Tabla 2 a continuación expresa el límite elástico Re y el factor de intensidad de tensión K{ para cuatro niveles de carbono en la zona de metal soldado que varía entre 0.2% y 0.4% para una microestructura martensítica.
Tabla 2 Se hace referencia a la figura 9, que muestra la variación del factor de intensidad de tensión crítica K C como una función de la temperatura para el contenido de carbono que varía entre 0.2 y 0.4% y microestructuras martensíticas. La curva 60 se refiere a un contenido de carbono de 0.2% C, curva 61 a un contenido de carbono de 0.3% C, curva 62 a un contenido de carbono de 0.35% C y curva 63 a un contenido de carbono de 0.4% C.
Esta figura 9 presenta los valores del factor de intensidad de tensión K expresado en la tabla 2 para cada uno de los niveles de contenido de carbono, identificados respectivamente como 64 para un contenido de carbono de 0.2% C, 65 para un 5 contenido de carbono de 0.3% , 66 para un contenido de carbono de 0.35% y 67 para un contenido de carbono de 0.4%.
El riesgo de fractura repentina de la soldadura a -50°C por lo tanto se elimina cuando la dureza K!C a esta temperatura es mayor que el factor de intensidad de tensión K . ío La figura 9 muestra que esta condición se satisface a condición de que el contenido de carbono no exceda el 0.35%.
El resultado es un contenido de carbono máximo en la zona de metal soldado de 0.35%. Teniendo en cuenta una unión soldada fabricada a partir de dos láminas de tipo acero 22MnB5, 15 es decir, que contiene 0.22% de carbono, el valor límite de la relación entre el contenido de carbono de la zona de metal soldado y el contenido de carbono de la lámina de acero más allá de la cual hay un riesgo de fractura repentina en la zona de metal soldado es por lo tanto 1 .59. 20 Además, el hecho de que la fractura ocurra siempre en el metal base más allá de este valor de 1 .27 es inesperado, debido a que la dureza del metal fundido disminuye mientras que el contenido de carbono aumenta. Combinado con el efecto de las concentraciones de tensión que es inevitable en la unión soldada, 25 la fractura en cambio debe haber ocurrido en el metal fundido a causa de una carencia de dureza para los niveles de carbono más altos.
Para este propósito, el riesgo de fractura repentina en una soldadura a -50°C, como se determina bajo las condiciones especificadas antes, se comparó con el riesgo de fractura repentina a esta misma temperatura en el metal base, donde el metal base contuvo un defecto en el espesor de su recubrimiento de metal.
El defecto en cuestión es una correspondencia profunda de micro-defecto de 30 mm al espesor del recubrimiento de aleación metálica. Para un acero tipo 22MnB5 con el contenido de carbono de 0.22%, el límite elástico Re es 1250 MPa. Si este acero se tensiona a un nivel de tensión igual a su límite elástico, el factor de intensidad de tensión Ki es 13.6 MPaVm .
Al hacer referencia a este valor de letra en la figura 9 bajo el número de referencia 68, puede determinarse que la fractura repentina debe ocurrir teóricamente en la zona de metal soldado y no en el metal base. Sin embargo, contrariamente a lo que se esperaba, los inventores encontraron que cuando la relación entre el contenido de carbono de la zona de metal soldado y el contenido de carbono del metal base es de entre 1 .27 y 1.59, la fractura ocurren sistemáticamente en el metal base y no en la zona de metal soldado. En conclusión, los inventores han encontrado que el aumento en el contenido de carbono en este intervalo específico permite aumentar las características de resistencia de la zona de metal soldado de la parte estampada por calor, y sin ningún aumento en el riesgo de fractura repentina en esta zona, un efecto totalmente inesperado.
Además, los inventores han intentado definir un metodo simple para definir la zona reivindicada por la invención en base a las características de dureza de la zona de metal soldado y del metal base colindante en la parte estampada por calor. La dureza significante de la zona de metal soldado se liga a su microestructura martensítica, que no contiene ninguna ferrita. Se conoce que la dureza de un acero con una estructura martensítica es principalmente una función de su contenido de carbono. Por consiguiente, es posible definir, en base a los resultados anteriores, la relación Z entre la dureza de la zona de metal soldado y la dureza del metal base colindante que debe ser respetada.
En el caso de la soldadura de las láminas de diferentes composiciones, Cmax designa el contenido de carbono de la lámina que tiene el contenido de carbono más alto. En el caso de la soldadura de láminas idénticas, Cmax designa su contenido de carbono. Una fractura en el metal base durante la aplicación de la tensión a tracción a un unión soldada ocurre cuando la relación Z es mayor que un valor crítico que es una función de Cmax, es decir, 1 .029 + (0.36 Cmax).
Para la soldadura de láminas idénticas que contienen 0.22% de carbono, una fractura en el metal base por lo tanto se observa cuando la relación Z es mayor de 1 .108, es decir, cuando la dureza de la zona de metal soldado excede la dureza del metal base por aproximadamente 1 1 %.
Con referencia a la figura 7, las curvas 47 y 48 representan la evolución de la microdureza en la zona de metal soldado y en las zonas colindantes a la zona soldada representada en las micrografías respectivas M 1 y M2, para un porcentaje de volumen del metal de relleno del 15% y para diferentes espesores de láminas soldadas.
Para la curva 47, con relación a una velocidad de enfriamiento de 30°C por segundo, las mediciones de microdureza se condujeron en el nivel del borde lateral de la zona de metal soldado en una mitad del espesor de la lámina más delgada como se ilustra en la micrografía M 1 por la línea punteada X1 .
Para la curva 48, con relación a una velocidad de enfriamiento de 50°C por segundo, las mediciones de microdureza se condujeron en el nivel de la parte inferior de la zona de metal soldado en una mitad del espesor de la lámina más delgada como se ilustra en la micrografía M2 por la línea punteada X2.
Con referencia a la figura 8, las condiciones de límite preferidas en terminos de porcentaje del metal de relleno y la velocidad de soldadura para la composición específica del alambre de relleno definida antes y que contiene 0.7% carbono son definidas por la zona rayada 50.
Esta zona 50 es delimitada por cuatro límites 51 , 52, 53, 54.
El primer límite 51 define el límite inferior del porcentaje del metal de relleno. El porcentaje del metal de relleno debe por lo tanto ser mayor del 12% para mantener la zona soldada de exhibir las características de resistencia mecánica que son demasiado débiles.
El segundo límite 52 define el límite superior del porcentaje del metal de relleno. El porcentaje del metal de relleno debe por lo tanto ser menor del 26%, debido a que sobre este límite, la zona soldada exhibe una fragilidad que es incompatible con las características requeridas.
El tercer límite 53 define el límite inferior de la velocidad de soldadura. La velocidad de soldadura debe por lo tanto ser mayor de 3 metros por minuto para obtener una geometría satisfactoria del gránulo de soldadura y para prevenir los fenómenos de oxidación.
Finalmente, el cuarto límite 54 define el límite superior de la velocidad de soldadura y está en la forma de una curva.
Este cuarto límite 54 se define en base a los puntos experimentales 40, 41 , 42 discutidos antes y para los cuales los puntos experimentales 42 corresponden a los especímenes para los cuales la mezcla entre el metal de relleno y el metal base es insuficiente y/o la soldadura no penetra a una suficiente profundidad.
Además, la forma curvada de este cuarto límite 54 se estima con referencia a los requisitos específicos a la operación de soldadura.
De hecho, la capacidad de la fuente de láser de derretir el alambre de relleno y de causar una mezcla relativamente homogenea tiene una influencia en el porcentaje máximo del metal de relleno y en la velocidad de soldadura. 5 Para este propósito, para una velocidad de soldadura de 4 metros por minuto, por ejemplo, el porcentaje del metal de relleno no debe ser mayor de aproximadamente el 25% .
Para una mayor velocidad de soldadura, la proporción de metal de relleno debe ser limitada. ío En aproximación a este cuarto límite 54, se estimó la ecuación de la línea recta 55 que pasa a través de un primer punto 56 localizado en la unión entre la parte superior del cuarto límite 54 y del segundo límite 52, y a través de un segundo punto 57 localizado en la unión entre la parte inferior del cuarto límite 15 54 y el primer límite 51.
La ecuación de esta línea recta 55 es Y = 3.86X+39.5 donde Y es el porcentaje del metal de relleno y X es la velocidad de soldadura expresada en metros por minuto.
Puede por lo tanto ser asumido aproximadamente que el 20 cuarto límite que define el límite máximo de la velocidad de soldadura está definido por la línea recta 55 para una velocidad de soldadura mayor de 3.5 m/m.
Por lo tanto, la invención hace posible fabricar económicamente la estructura y las partes seguras para la 25 industria automotriz.

Claims (1)

  1. 4l REIVINDICACIONES 1. La parte de acero soldada con características mecánicas de muy altas resistencia obtenida por calentamiento en el intervalo austenítico seguido por la formación por calor, despues enfriada, de al menos una preforma soldada obtenida por la soldadura a tope de al menos una primera y una segunda lámina que consisten al menos en parte en un sustrato de acero y un recubrimiento previo el cual está constituido por una capa de aleación intermetálica en contacto con el sustrato de acero, cubierto por una capa de aleación metálica de un aluminio o una aleación a base de aluminio, caracterizada en que la capa de aleación metálica (19, 20) es retirada de los bordes (36) en proximidad directa a la zona de metal soldado (35) que resulta de la operación de soldadura y que constituye el enlace entre la primera y la segunda lámina, mientras que se conserva la capa de aleación intermetálica (1 7, 18), y en que, sobre al menos una porción de la zona de metal soldado (35), la relación entre el contenido de carbono y el contenido de carbono del sustrato (25, 26) de la primera o de la segunda lámina (1 1 , 12), cualquiera tiene el contenido de carbono más alto Cmax, es de entre 1 .27 y 1 .59 y debido a que la composición del sustrato (25, 26) de al menos la primera o la segunda lámina (1 1 , 12), contiene los siguientes elementos, expresados en porcentaje en peso: 0.10% £ C < 0.5% 0.5% < Mn £ 3% 0.1 % £ Si £ 1 % 0.01 % £Cr £ 1 % Ti £ 0.2% Al £0.1 % S £ 0.05% P £ 0.1 % 0.0002% £ B < 0.010% , el equilibrio es hierro e impurezas inevitables de procesamiento. 2. La parte de acero de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizada en que la relación (Z) entre la dureza de la zona de metal soldado (35) y la dureza del sustrato (25, 26) de una de la primera o de la segunda lámina (1 1 , 12), independientemente de si tiene el contenido de carbono más alto (Cmax), es mayor de 1 .029 + (0.36 Cmax), por lo cual Cmax se expresa en porcentaje en peso. 3. La parte de acero de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada en que la composición de sustrato (25, 26) de al menos la primera o la segunda lámina (1 1 , 12) incluye los siguientes elementos, expresados en porcentaje en peso: 0.15% < C £ 0.4% 0.8% < Mn < 2.3% 0.1 % £ Si < 0.35% 0.01 % £ Cr < 1 % Ti < 0.1 % Al < 0.1 % S < 0.03% 5 P £ 0.05% 0.0005% < B < 0.010% , el equilibrio es hierro e impurezas inevitables de procesamiento. 4. La parte de acero de acuerdo con cualquiera de las ío reivindicaciones 1 y 2, caracterizada en que la composición del sustrato (25, 26) de al menos la primera o la segunda lámina (1 1 , 12) incluye los siguientes elementos, expresados en porcentaje en peso: 0.15% < C <0.25% 15 0.8% £ Mn £ 1 .8% 0.1 % £ Si <0.35% 0.01 % < Cr < 0.5% Ti £ 0.1 % Al < 0.1 % 20 S < 0.05% P £ 0.1 % 0.0002% £ B < 0.005% , el equilibrio es hierro e impurezas inevitables de procesamiento. 25 5. La parte de acero de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada en que el contenido de carbono de la zona de metal soldado (35) es inferior o igual a 0.35% en peso. 6. La parte de acero de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada en que la capa de aleación metálica (17, 18) de recubrimiento previo (15, 16) incluye, expresado en porcentaje en peso, entre 8 y 1 1 % de silicio, entre 2 y 4% de hierro, el resto de la composición que consiste en aluminio e impurezas inevitables. 7. La parte de acero de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada en que la microestructura de la zona de metal soldado (35) no contiene ninguna ferrita. 8. La parte de acero de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada en que la microestructura de la zona de metal soldado (35) es martensítica. 9. La parte de acero de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada en que la formación por calor de la preforma soldada es realizada mediante una operación de estampado por calor. 10. La parte de acero de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada en que el aluminio o la aleación de aluminio se elimina de los filos respectivos (23, 24) de los bordes perifericos (21 , 22) de la primera (1 1 ) y de la segunda (12) lámina destinadas para experimentar la operación de soldadura. 1 1 . El metodo para la fabricación de una parte de acero soldada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado en que comprende las siguientes etapas sucesivas, 5 en las cuales: - se proporciona al menos una primera (1 1 ) y una segunda (12) lámina de acero, que consiste en un sustrato de acero (25, 26) y un recubrimiento previo (15, 16) que consiste en una capa de aleación intermetálica (17, 18) en contacto con el sustrato de ío acero, cubierta por una capa de aleación metálica (19, 20) que es una aleación de aluminio o a base de aluminio, y para la cual en al menos una superficie (13a, 13b; 14a, 14b) de una porción de un borde periférico (21 , 22) de cada una de la primera (1 1 ) y la segunda lámina de acero (12) destinadas para ser sometidas a la 15 operación de soldadura, dicha la capa de aleación metálica (19, 20) es eliminada, dejando en su lugar la capa de aleación intermetálica (17, 18), y para la cual en los filos respectivos (23, 24) de los bordes periféricos (21 , 22) de la primera (1 1 ) y de la segunda (12) láminas destinadas para ser sometidas a la 20 operación de soldadura, el aluminio o aleación de aluminio se elimina, cuya presencia puede resultar de una operación del corte anterior de cada una de la primera (1 1 ) y de la segunda (12) láminas, entonces - la primera (1 1 ) y la segunda (12) láminas de acero se 25 sueldan a tope en el nivel de los bordes periféricos respectivos (21 , 22) de esta primera (1 1 ) y segunda (12) láminas de acero de las cuales la capa de aleación metálica (19, 20) se ha eliminado por medio de una fuente de láser (30) y al usar un alambre de metal de relleno (32) sobre al menos una porción de la zona soldada, el alambre de metal de relleno (32) que tiene un contenido de carbono mayor que el del sustrato (25, 26) de al menos una de las dos láminas (1 1 , 12), - se obtiene una preforma soldada (37) sobre la cual el contenido de carbono de la zona de metal soldado (35) que resulta de la operación de soldadura y que constituye el enlace entre la primera (1 1 ) y la segunda (12) láminas, es de entre 1 .27 y 1 .59 veces el contenido de carbono del sustrato (25, 26) de la lámina (1 1 , 12) que tiene el mayor contenido de carbono, entonces - esta preforma soldada (37) se calienta para dar a la zona de metal soldado (35) una estructura totalmente austenítica, entonces - esta preforma soldada es formada por calor y calentada para obtener una parte de acero, entonces - esta parte de acero se enfría a una velocidad controlada para obtener las características de resistencia mecánica especificada, y en que la composición del sustrato (25, 26) de al menos la primera o la segunda lámina (1 1 , 12) incluye los siguientes elementos, expresados en porcentaje en peso: 0.10% < C £0.5% 0.5% £ Mn £ 3% 0.1 % £ Si < 1 % 0.01 % <Cr < 1 % Ti < 0.2% Al < 0.1 % S < 0.05% P < 0.1 % 0.0002% £ B <0.010%, el equilibrio es hierro e impurezas inevitables de procesamiento. 12. El metodo de acuerdo con la reivindicación 1 1 , caracterizado en que la capa de aleación metálica (19, 20) se ha eliminado de cada una de las superficies de recubrimiento (13a, 13b; 14a, 14b) de los bordes periféricos respectivos (21 , 22) de cada una de la primera (1 1 ) y de la segunda lámina de acero (1 1 , 12) dejando la capa de aleación intermetálica (17, 18) en su lugar. 13. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 1 y 12, caracterizado en que el ancho de la zona de la cual la capa de aleación metálica (19, 20) se ha eliminado en el nivel del borde periférico (21 , 22) de la primera (1 1 ) y de la segunda (12) lámina destinadas a experimentar la operación de soldadura, es de entre 0.2 y 2.2 mm. 14. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado en que la composición del sustrato (25, 26) de al menos la primera o de la segunda lámina (11, 12) incluye los siguientes elementos, expresados en porcentaje en peso 0.15% < C £ 0.4% 0.8% £ Mn < 2.3% 0.1% £ Si £ 0.35% 0.01% £ Cr £ 1% Ti < 0.1% Al £ 0.1% S £ 0.03% P < 0.05% 0.0005% < B< 0.010%, el equilibrio es hierro e impurezas inevitables de procesamiento. 15. El metodo de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado en que la composición del sustrato (25, 26) de al menos la primera o la segunda lámina (11, 12) incluye los siguientes elementos, expresados en porcentaje en peso: 0.15% < C <0.25% 0.8% £ Mn < 1.8% 0.1% £ Si £0.35% 0.01% < Cr < 0.5% Ti < 0.1% Al £ 0.1% S < 0.05% P £ 0.1 % 0.0002% £ B < 0.005% , el equilibrio es hierro e impurezas inevitables de procesamiento. 16. El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 1 a 15, caracterizado en que durante la etapa de soldadura, los bordes periféricos (21 , 22) que se soldarán de la primera (1 1 ) y de la segunda (12) lámina de acero están localizados a una distancia máxima de 0.1 mm entre sí. 17. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 1 a 16, caracterizado en que la energía de soldadura lineal de dicha fuente de láser durante la operación de soldadura es mayor de 0.3 kJ/cm. 18. El método de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado en que la fuente de láser es de cualquier tipo de láser de gas de CO2, que suministra una energía de soldadura lineal mayor de 1 .4 kJ/cm, o del tipo de láser de estado sólido que suministra una energía de soldadura lineal mayor de 0.3 kJ/cm. 19. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 17 y 18, caracterizado en que la velocidad de soldadura es de entre 3 metros/minuto y 8 metros/minuto, y que la energía de láser de gas de C02 es mayor o igual a 7 kW y la energía de láser de estado sólido es mayor o igual a 4 kW. 20. El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 1 a 19, caracterizado en que la etapa de soldadura se realiza bajo un gas de cubierta de helio y/o de argón . 21 . El método de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado en que la velocidad de flujo de helio y/o de argón durante la etapa de soldadura es mayor o igual a 15 litros por minuto. 22. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 1 a 21 , caracterizado en que el alambre de relleno contiene los siguientes elementos, expresados en porcentaje en peso: 0.6% < C < 1 .5% 1 % < Mn < 4% 0.1 % £ Si < 0.6% Cr < 2% Ti < 0.2% el equilibrio es hierro e impurezas inevitables de procesamiento. 23. El método de acuerdo con la reivindicación 22, caracterizada en que el alambre de relleno incluye los siguientes elementos, expresados en porcentaje en peso: 0.65% < C < 0.75% 1 .95% < Mn < 2.05% 0.35% < Si < 0.45% 0.95% < Cr < 1 .05% 0.15% Ti < 0.25% el equilibrio es hierro e impurezas inevitables de procesamiento. 5 24. El metodo de acuerdo con la reivindicación 23, caracterizado en que la proporción de metal de relleno con relación al volumen de la zona de metal soldado (35) es de entre el 12% y el 26% y debido a que la velocidad de soldadura es de entre 3 y 7 metros/minuto. ío 26. El método de acuerdo con la reivindicación 24, caracterizado en que los pares constituidos por la proporción anteriormente mencionada de metal de relleno con relación al volumen de la zona de metal soldado (35) y la velocidad de soldadura está dentro del intervalo (50) ilustrado en la figura 8. 15 26. El método de acuerdo con la reivindicación 25, caracterizado en que los pares constituidos por la proporción anteriormente mencionada de metal de relleno con relación al volumen de la zona de metal soldado (35) y la velocidad de soldadura cumple los requisitos combinados enumerados a 20 continuación : - la proporción de metal de relleno con relación al volumen de la zona de metal soldado (35) es de entre 12% y 26% y - la velocidad de soldadura es de entre 3 y 7 metros por minuto, y 25 - cuando la velocidad de soldadura es mayor de 3.5 metros por minuto, el par que consiste en la proporción de metal de relleno con relación al volumen de la zona de metal soldado (35) y la velocidad de soldadura es tal que Y£-3.86X+39.5, por lo cual Y indica la proporción de metal de relleno expresada como por 5 ciento de volumen y X indica la velocidad de soldadura expresada en metros por minuto. 27. El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 24 a 26, caracterizado en que la proporción de metal de relleno con relación al volumen de la zona de metal ío soldado (35) es de entre 14 y 16% , la velocidad de flujo de helio y/o argón es de entre 13 y 17 litros por minuto, el diámetro en el punto de impacto en la lámina del haz de láser (30) es de entre 500 y 700 mm, y la extremidad (32a) del alambre de relleno (32) está a una distancia del punto de impacto del haz de láser en la 15 lámina de entre 2 y 3 mm. 28. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 1 a 27, caracterizado en que la velocidad de enfriamiento de la zona de metal soldado (35) durante la etapa de formación por calor es mayor o igual al índice de endurecimiento 20 martensítico crítico de dicha zona de metal soldado (35). 29. El uso de la parte de acero de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 para la fabricación de las partes estructurales o de seguridad para vehículos, en particular vehículos automotrices. 25
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