PT1662011E

PT1662011E - Banda de aço dupla fase laminada a quente que tem características de banda laminada a frio

Info

Publication number: PT1662011E
Application number: PT04425878T
Authority: PT
Inventors: Giovanni Arvedi
Original assignee: Giovanni Arvedi
Priority date: 2004-11-24
Filing date: 2004-11-24
Publication date: 2009-02-03
Also published as: PL1662011T3; SI1662011T1; HRP20090024T3; EP1662011B1; DE602004018791D1; ES2316950T3; DK1662011T3; ATE419399T1; EP1662011A1

Description

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DESCRIÇÃO

BANDA DE AÇO DUPLA FASE LAMINADA A QUENTE QUE TEM CARACTERÍSTICAS DE BANDA LAMINADA A FRIO O presente invento refere-se a uma banda de aço dupla fase laminada a quente, tendo caracteristicas semelhantes às de uma banda de aço dupla fase laminada a frio correspondente.

As bandas de aço com baixo teor de carbono do tipo dupla fase (ferrite - martensite) são conhecidas, sendo laminadas a frio, que têm caracteristicas geométricas e metalúrgicas especiais, assim como no que se refere à planaridade e deformabilidade, de modo a torná-las particularmente adaptadas à produção de peças cortadas ou prensadas exigindo tolerâncias muito apertadas, em particular quando desenhadas para a industria automóvel com uma espessura superior a 1,0 mm.

Sabe-se também que a banda de aço dupla fase obtida por laminagem a quente, tal como de acordo com o processo revelado nas Patentes EP 0019193, EP 0072867, US 4790889 e US 4561910, não revela caracteristicas de qualidade, em particular no que se refere à facilidade de ser trabalhada a frio, o que pode ser comparável com as das bandas de aço de dupla fase obtidas por laminagem a frio. 1 6579

Uma característica básica para este produto, em particular quando se destina a formar partes estruturais no campo da indústria automóvel é, de facto, a tendência para serem formadas a frio, assim como uma boa resistência mecânica que é adequada para absorver choques como consequência dos testes de colisão desenvolvidos recentemente na indústria automóvel. Verificou-se que estes aços têm de revelar uma microestrutura formada principalmente por ferrite e, numa porção menor, martensite ou bainite, isto é, uma estrutura com elevada dureza que pode ser obtida arrefecendo subitamente o aço de uma temperatura intercritica compreendida entre os 700°C e 800°C. Desta forma, a austenite residual enriquecida com carbono é convertida em martensite, dando origem a grãos formados com estruturas muito duras e frágeis em forma de agulha que, quando inseridas numa matriz ferritica muito mais macia permitem a formação a frio de peças, mesmo com forma complexa, estando presentes numa percentagem muito baixa, nunca superior a 20% (martensite).

Sabe-se também que este tipo de aço exige adição significativa de crómio e fósforo, em particular o primeiro elemento mencionado de modo a aumentar a capacidade do aço ser endurecido e para aumentar a produção de carbonetos, enquanto o segundo elemento mencionado é adicionado para tornar a ferrite mais dura e elevar o limite de elasticidade. Ambos os elementos têm também o efeito de aumentar a resistência à tracção. 2 6579

Como já se referiu atrás, estes produtos derivam geralmente de bandas laminadas a frio e recozidas continuamente, enquanto apenas durante o passo de arrefecimento após o recozimento a estrutura de dupla fase desejada é obtida para conseguir as caracteristicas acima mencionadas. Por outro lado, este tipo de processamento, com laminagem a frio e recozimento subsequente, envolve valores muito importantes no que respeita aos custos exigidos e tempo dispendido, pelo que uma necessidade cada mais sentida neste campo é a que consiste em obter-se uma banda laminada a quente em aço de dupla fase que é proporcionado com as mesmas caracteristicas mecânicas do aço tradicional laminado a frio.

Um objecto do presente invento consiste, assim, em proporcionar uma banda de aço do tipo atrás mencionado que, ao contrário dos outros aços de dupla fase laminados a frio conhecidos até agora, tem as mesmas caracteristicas e pode substituir sem problemas uma banda de aço de dupla fase laminada a frio, em particular para peças cortadas ou prensadas a frio.

Outro objecto do presente invento consiste em proporcionar uma banda de aço que, mesmo sem adições importantes de crómio e fósforo, seja proporcionada com as mesmas qualidades que as mencionadas, que são especificas dos aços nos quais estão presentes quantidades consideráveis destes dois elementos. 3 6579

De preferência, a banda de acordo com o presente invento, embora não exclusivamente é produzida por meio de instalações em linha do tipo placa fina, tal como revelado na Patente EP 0415987, em nome do mesmo requerente e ilustrada esquematicamente na figura 1 e é caracterizada, tal com está revelado na reivindicação 1, por um teor de carbono compreendido entre 0,06 e 0,15%, manganês entre 1,0 e 2,0% e outros elementos dentro de intervalos de percentagem como segue: C 0,06 a 0,15%, Mn 1,0 a 2,0%, Si < 0,8%, P < 0.010%, Cr < 0,30%, Ni < 0,30%, Mo < 0.03%, AI 0,030/0,050%; sendo a compensação constituída por Fe e impurezas inevitáveis. A banda tem uma composição química mais pobre do que a da banda deste tipo de acordo com a técnica anterior, e ilustra um perfil geométrico constante ao longo de todo o comprimento, com baixas tolerâncias que se referem à espessura, comparáveis com as típicas de uma banda laminada a frio.

Outros objectos, vantagens e características da banda de aço de dupla fase de acordo com o presente invento tornar-se-ão mais evidentes a partir da descrição que se segue com referência aos desenhos anexos, em que: A figura 1 ilustra esquematicamente uma instalação de fundição e laminagem em linha do tipo placa fina, particularmente adequada para fabricar bandas de aço de acordo com o invento; 4 6579 A figura 2 ilustra um gráfico representando caracteristicas mecânicas, em particular referentes à prensagem a frio, de uma banda de metal de dupla fase de acordo com o invento guando comparada com uma banda laminada a frio da mesma espessura; e A figura 3 ilustra um diagrama das variações, obtidas graficamente por pontos, da frequência com a qual a presença de determinadas dimensões do grão ferritico é detectada estatisticamente num número de enrolamentos.

Tal como anteriormente referido, a banda de aço de dupla fase de acordo com o invento é fabricada de preferência, embora não exclusivamente, em instalações de placa fina tal como está ilustrado esquematicamente na figura 1, onde é feita referência em particular à instalação que é objectivo da patente EP 0415987. Os passos seguintes do processo podem ser ai diferenciados, a jusante do passo de fundição continua: a) redução do núcleo liquido; b) passo de desbaste directamente ligado à fundição em continuo; c) aquecimento numa fornalha de indução; d) manutenção da temperatura numa fornalha proporcionada com mandril interno; e) finalização da laminagem; f)compactar o arrefecimento controlado; e g) enrolamento numa bobina. Verificou-se de facto que as condições especificas de trabalho, típicas desta instalação, dão ao produto final uma estrutura particularmente fina e homogénea com consequências 5 6579 positivas nas caracteristicas físico - químicas do próprio produto final.

Os aspectos característicos que, tal como descrito na reivindicação 1, deveriam ser reveladas pelo produto, isto é, a banda de aço com baixo teor de carbono laminada a frio com uma estrutura de dupla fase (formada de ferrite e martensite) são basicamente: uma espessura de 1 a 8 mm com tolerâncias compreendidas entre +/- 0,06 mm e +/- 0,15 mm e uma estrutura com uma finura de grão superior ao grau 10 da norma ASTM E 112.

Na tabela seguinte estão indicadas, para várias espessuras entre 1,5 a 8 mm, as tolerâncias padrão correspondentes, respectivamente para os enrolamentos a quente habituais, as bandas enroladas a frio (diferenciadas entre tolerâncias padrão e apertadas) e as tolerâncias adequadas a uma banda de dupla fase de acordo com o invento. Na última coluna estão também indicadas os valores de coroa ou convexidade, isto é, correspondendo às diferenças entre os valores de espessura medidos centralmente e nos rebordos laterais da banda. 6 6579

Espessura Tolerâncias padrão Tolerâncias da banda do invento EN 10051 Enrolamento a quente EN 10031 Bandas a frio Tolerâncias a quente Coroa máxima Padrão Aper tada >1, 50 +/-0,17 +/-0,11 +/-0,08 +/-0,06 0,03 1,51 - 2,00 +/-0,17 +/-0,13 +/-0,09 +/-0,07 0,04 2,01 - 2,50 +/-0,18 +/-0,15 +/-0,11 +/-0,10 0,04 2,51 - 3,00 +/-0,20 +/-0,17 +/-0,12 +/-0,11 0, 05 3,01 - 4,00 +/-0,22 +/-0,12 0, 06 4,01 - 5,00 +/-0.24 +/-0,12 0, 06 5,01 - 6,00 +/-0.26 +/-0,12 0, 07 6,01 - 8,00 +/-0.29 +/-0,15 0, 07 É fácil de ver que as tolerâncias, tal como detectadas para a banda de aço laminada a quente de acordo com o presente invento, não só correspondem, em média, a menos de metade das tolerâncias que se referem às bandas tradicionais laminadas a quente, mas são mesmo inferiores às tolerâncias rígidas das bandas a frio tendo a mesma espessura.

Além disso, com referência à figura 3, pode observar-se que, a partir de uma análise microcristalina da 7 6579 estrutura de uma banda de aço de acordo com o invento, mais de 80% dos grãos, detectados em média em várias posições na banda e estatisticamente para um determinado número de bandas, têm dimensões inferiores do que as correspondentes ao grau 10 da norma ASTM E112, e, consequentemente, uma melhor finura do que esse grau.

Estas características, juntamente com uma tensão à ruptura > 20%, tornam este tipo de banda laminada a frio particularmente adequada para o corte fino e formação de furos por perfuração, assim como estampagem a frio de formas complexas. Em particular, está praticamente provado que com bandas de acordo com o invento tem sido possível formar curvas em ângulos rectos e a 180° com um raio < 3,0 vezes a espessura da banda para espessuras ^ 3,0 mm e ^ 5 vezes a espessura para bandas tendo espessuras h 3,1 mm sem provocar defeitos na zona de tensão máxima, confirmando a boa plasticidade do material. É óbvio que estes resultados foram tornados possíveis graças à microestrutura de grão fino com desenvolvimento homogéneo do grão em cada direcção, ou do tipo poligonal, com separação completa dos carbonetos de ferro dos grãos ferríticos. Uma tal estrutura elimina qualquer recuperação resiliente do material com o formar, permitindo assim satisfazer tolerâncias muito apertadas.

Os testes experimentais de capacidade de formar foram executados por comparação com bandas laminadas a frio da 8 6579 mesma espessura. Destes testes é evidente, como ressalta da figura 2, que as linhas FLD do Forming Limit Diagram (Diagrama de Limite de Formar) referente às duas bandas diferentes de aço podem ser sobrepostas, confirmando assim que a banda de acordo com o invento pode substituir adequadamente uma laminada a frio. Os testes da capacidade de formar que deram origem aos gráficos da figura 2 foram executados numa banda tendo uma espessura de 1, 0 mm, à temperatura ambiente com um molde tendo um diâmetro de 100 mm e uma velocidade de estampagem de 1 mm/s. A homogeneidade e finura da estrutura microcristalina parecem estar, desta forma, por trás da deformabilidade especifica revelada por este tipo de banda.

Deverá notar-se que, no caso do presente invento, a percentagem com a qual o crómio e elemento de fósforo estão presentes pode limitar-se aos valores declarados, sem que haja qualquer necessidade de adição de elevadas quantidades destes elementos, embora se mantenham as mesmas boas qualidades, graças ao facto da temperatura da placa, pré-banda e banda laminada nunca baixar dos valores críticos para além dos quais os carbonetos de crómio precipitam e o fósforo é separado da solução sólida.

Lisboa, 22 de Janeiro de 2009 9

Claims

6579 REIVINDICAÇÕES 1. Banda de aço dupla fase com baixo teor de carbono, laminada a quente, com uma estrutura composta de ferrite e martensite, tendo uma espessura de 1 a 8 mm, particularmente adaptada para o fabrico de peças cortadas e prensadas a frio necessitando de caracteristicas mecânicas de capacidade de formação e de uma muito fraca recuperação resiliente, consistindo em aço peritéctico com análise química, caracterizada por ter a seguinte composição: C 0,06 a 0,15%, Mn 1,0 a 2,0%, Si < 0,8%, P < 0.010%, Cr < 0,30%, Ni < 0,30%, Mo < 0.03%, AI 0,030/0,050%; sendo a compensação constituída por Fe e impurezas inevitáveis, e tendo um perfil geométrico constante ao longo de todo o seu comprimento e tolerâncias em termos de espessura entre +/- 0. 06 3 0,15 mm para valores de espessura até cerca de 8,00 mm com uma coroa entre o centro da banda e o rebordo lateral inferior a 0,07 mm, compreendendo uma estrutura microcristalina homogénea com uma finura de grãos superior ao grau 10 da norma ASTM E 112 numa percentagem superior a 80% da estrutura global.
2 . Banda de aço dupla fase de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por ter um coeficiente de resistência à ruptura > 20%. Lisboa, 22 de Janeiro de 2009 1