ES2692848T3 - Chapa de acero doblemente recocida con altas características mecánicas de resistencia y de ductilidad, procedimiento de fabricación y uso de dichas chapas - Google Patents

Abstract

Chapa de acero cuya composición comprende, con el contenido expresado en porcentaje de peso,**Tabla** el resto de la composición está constituido de hierro y de impurezas inevitables que resultan de la elaboración, la microestructura está constituida, en proporciones superficiales, del 10 al 30 % de austenita residual, del 30 al 60 % de martensita recocida, del 5 al 30 % de bainita, del 10 al 30 % de martensita fresca y de menos del 10 % de ferrita.

Description

DESCRIPCION

Chapa de acero doblemente recocida con altas caracterlsticas mecanicas de resistencia y de ductilidad, procedimiento de fabricacion y uso de dichas chapas 5

[0001] La presente invencion cubre la fabricacion de chapas de aceros doblemente recocidas de alta resistencia, que presentan simultaneamente una resistencia mecanica y una capacidad de deformacion que permitan realizar operaciones de conformado en frlo. La invencion se refiere mas precisamente a aceros que presentan una resistencia mecanica superior o igual a 980 MPa, que presentan un llmite de elasticidad superior o

10 igual a 650 MPa, un alargamiento uniforme superior o igual al 15 %, un alargamiento de rotura superior o igual al 20 %.

[0002] La fuerte demanda de reduccion de emisiones de gas de efecto invernadero, unida al crecimiento de las exigencias de seguridad automovil y los precios del carburante han llevado a los fabricantes de vehlculos

15 terrestres a motor a utilizar cada vez mas aceros con resistencia mecanica mejorada en la carrocerla para reducir el espesor de las piezas y por tanto el peso de los vehlculos sin dejar de mantener los rendimientos de resistencia mecanica de las estructuras. Con esta perspectiva, los aceros que combinan una resistencia con una formabilidad suficiente para el conformado sin aparicion de fisuras ganan una importancia cada vez mayor. Asl, se han propuesto a lo largo del tiempo y de forma sucesiva varias familias de aceros que ofrecen diversos niveles de resistencia 20 mecanica. Estas familias comprenden los aceros DP de Dual Phase, los aceros TRIP de Transformation Induced Plasticity, los aceros Multifase e incluso los aceros de baja densidad (FeAl).

[0003] Para responder a esta demanda de vehlculos cada vez mas ligeros, es necesario por tanto tener aceros cada vez mas resistentes para compensar la disminucion del espesor. Sin embargo, se sabe que en el

25 campo de los aceros al carbono, un aumento de la resistencia mecanica viene acompanado generalmente de una perdida de ductilidad. Ademas, los fabricantes de vehlculos terrestres a motor definen piezas cada vez mas complejas que necesitan aceros que presenten niveles elevados de ductilidad.

[0004] Se ha podido conocer por la patente EP1365037A1 un acero que contiene los siguientes componentes 30 qulmicos, en % en masa, C: del 0,06 al 0,25 % Si + Al: del 0,5 al 3 % Mn: del 0,5 al 3 % P: 0,15 o menos, S: 0,02 %

o menos, y que contiene ademas eventualmente uno de los siguientes componentes en % de masa: Mo: 1 % o menos, Ni: 0,5 % o menos, Cu: 0,5 % o menos, Cr: 1 % o menos, Ti: 0,1 % o menos, Nb: 0,1 % o menos, V: 0,1 % al menos, Ca: 0,003 % o menos, y/o REM: 0,003% o menos asociado a una microestructura compuesta principalmente de martensita revenida o de bainita revenida que representa el 50 % o mas en proporcion superficial, o de 35 martensita revenida o bainita revenida que representa el 15 % o mas en lo que respecta a un factor de volumen respecto a la estructura entera y que comprende ademas ferrita, martensita revenida o bainita revenida y una estructura de segunda fase que comprende la austenita revenida que representa del 3 al 30 % en proporcion superficial y que comprende ademas eventualmente bainita y/o martensita, la austenita residual tiene una concentracion C (C gamma R) del 0,8 % o mas. Esta solicitud de patente no permite alcanzar niveles de resistencia 40 suficientemente elevados y necesarios para reducir considerablemente los grosores y por tanto el peso de las chapas utilizadas en la industria automovil, por ejemplo.

[0005] Por otro lado, se conoce la patente US20110198002A1 que presenta un acero de alta resistencia y revestido en caliente con una resistencia mecanica superior a 1200 MPa, un alargamiento superior al 13 % y una

45 expansion de agujero superior al 50 % asl como el procedimiento de fabricacion de este acero a partir de la composition qulmica siguiente: 0,05-0,5 % de carbono, 0,01-2,5 % de silicio, 0,5-3,5 % de manganeso, 0,003-0,100 % de fosforo, hasta el 0,02 % de azufre, y 0,010-0,5 % de aluminio, el resto son impurezas. La microestructura de este acero comprende en terminos de proporciones superficiales el 0-10 % de ferrita, el 0-10 % de martensita, y el 60-95 % de martensita revenida y contiene, en proporciones determinadas por difraccion de rayos X: 5-20 % de 50 austenita residual. Sin embargo, las ductilidades alcanzadas por los aceros segun esta invencion son bajas y esto dana al conformado de la pieza a partir del producto obtenido a partir de las ensenanzas de esta solicitud.

[0006] Por ultimo, tambien se conoce la publication «fatigue strength of newly developed high-strength low alloy TRIP-aided steels with good hardenability» que presenta el estudio de un acero con la siguiente composicion:

55 0,4 %C, 1,5 %Si, 1,5 %Mn, 0-1,0 %Cr, 0-0,2 %Mo, 0,05 %Nb, 0-18ppm B para aplicacion automovil. Este acero presenta un muy buen comportamiento en fatiga, sobrepasando el de los aceros convencionales. Este comportamiento es mucho mas marcado con adiciones de B, Cr y Mo. La microestructura de este acero presenta un efecto TRIP con un alto contenido de austenita residual metaestable que suprime las prefisuras y su propagation a causa de la distension plastica y de la formation de martensita durante la transformation a partir de la austenita.

Este artlcuio divulga un metodo de produccion de aceros que presentan excelentes compromises resistencia- ductilidad pero las composiciones qulmicas divuigadas as! como ios metodos de produccion no soiamente no son compatibles con una produccion industrial, sino que daran lugar a dificultades de revesti bilidad.

5 [0007] El objeto de la presente invencion es resolver los problemas evocados anteriormente. Pretende poner

a disposicion un acero laminado en frlo que presenta una resistencia mecanica superior o igual a 980 MPa, un llmite de elasticidad superior o igual a 650 MPa conjuntamente con un alargamiento uniforme superior o igual al 15 %, un alargamiento de rotura superior o igual al 20 % as! como su procedimiento de fabricacion. La invencion pretende asimismo poner a disposicion un acero con una aptitud para ser producido de manera estable.

10

[0008] Con este fin, la invencion tiene por objeto una chapa de acero cuya composicion comprende, con los

contenidos expresados en porcentaje de peso, 0,20 % < C < 0,40 %, de preferencia 0,22 % < C < 0,32 %, 0,8 % < Mn < 1,4 %, de preferencia 1,0 % < Mn < 1,4 %, 1,60 % < Si < 3,00 %, de preferencia 1,8 % < Si < 2,5 %, 0,015 < Nb < 0,150 %, de preferencia 0,020 % < Nb < 0,13 %, Al < 0,1 %, Cr < 1,0 %, de preferencia Cr < 0,5 %, S <0,006 %, P 15 < 0,030 %, Ti < 0,05 %, V < 0,05 %, Mo<0,03 %, B <0,003 %, N < 0,01 %, el resto de la composicion esta constituido de hierro y de impurezas inevitables que resultan de la elaboration, la microestructura esta constituida, en proporciones superficiales, del 10 al 30 % de austenita residual, del 30 al 60 % de martensita recocida, del 5 al 30 % de bainita, del 10 al 30 % de martensita fresca y de menos del 10 % de ferrita.

20 [0009] De manera preferida, la chapa de acero segun la invencion comporta un revestimiento de Zinc o de

aleacion de zinc o incluso un revestimiento de Al o de aleacion de Al. Como estos revestimientos pueden estar aleados con hierro o no, se hablara de chapa galvanizada (GI/GA).

[0010] Idealmente, las chapas segun la invencion presentan un comportamiento mecanico tal que la 25 resistencia mecanica es superior o igual a 980 MPa, el llmite de elasticidad es superior o igual a 650 MPa, el

alargamiento uniforme superior o igual al 15 % y el alargamiento de rotura superior o igual al 20 %.

[0011] La invencion tiene asimismo por objeto un procedimiento de fabricacion de una chapa de acero laminada en frlo, doblemente recocida y opcionalmente revestida que comprende las siguientes etapas sucesivas:

30

- se suministra un acero de composicion segun la invencion

- se cuela dicho acero en forma de semiproducto; despues

- se lleva dicho semiproducto a una temperatura Trech comprendida entre 1100 °C y 1280 °C para obtener un semiproducto recalentado; despues

35 - se lamina en caliente dicho semiproducto recalentado, con la temperatura de final de laminado en caliente Tfl superior o igual a 900 °C para obtener una chapa laminada en caliente; despues

- se bobina dicha chapa laminada en caliente a una temperatura Tbob comprendida entre 400 y 600 °C para obtener una chapa laminada en caliente bobinada, despues,

- se enfrla dicha chapa laminada en caliente bobinada hasta la temperatura ambiente; despues,

40 - se desbobina y se decapa dicha chapa laminada en caliente bobinada; despues,

- se lamina en frlo dicha chapa laminada en caliente con un Indice de reduction comprendido entre el 30 y el 80 % de forma que se obtenga una chapa laminada en frlo; despues

- se recuece una primera vez dicha chapa laminada en frlo calentandola a una velocidad Vc1 comprendida entre 2 y 50 °C/s hasta una temperatura Tsoaking1 comprendida entre TS1 = 910,7 - 431,4*C - 45,6*Mn + 54,4*Si - 13,5*Cr +

45 52,2*Nb, los contenidos estan expresados en porcentaje del peso y 950 °C, durante una duration tsoaking1 comprendida entre 30 y 200 segundos, despues:

- se enfrla dicha chapa sometiendola a un enfriamiento hasta la temperatura ambiente a una velocidad superior o igual a 30 °C/s, despues,

50 - se recuece una segunda vez dicha chapa calentandola a una velocidad Vc2 comprendida entre 2 y 50 °C/s

hasta una temperatura Tsoaking2 comprendida entre Ac1 y TS2=906,5 - 440,6*C - 44,5*Mn + 49,2*Si - 12,4*Cr + 55,9*Nb, durante una duracion tsoaking2 comprendida entre 30 y 200 segundos; despues

- se enfrla dicha chapa sometiendola a un enfriamiento a una velocidad superior o igual a 30 °C/s hasta la temperatura de final de enfriamiento Toa comprendida entre 420 °C y 480 °C; despues,

55 - se mantiene dicha chapa en el rango de temperatura que va de 420 a 480°C durante una duracion toA

comprendida entre 5 y 120 segundos; despues,

- opcionalmente se deposita un revestimiento sobre dicha chapa antes de enfriar dicha chapa hasta la temperatura ambiente.

[0012] En un modo preferido, se efectua un recocido denominado base de dicha chapa laminada en caliente

bobinada antes del laminado en frlo de forma que dicha chapa se caliente y despues se mantenga a una temperatura comprendida entre 400 °C y 700 °C durante una duracion comprendida entre 5 y 24 horas.

5 [0013] De forma preferida, se mantiene la chapa a la temperatura de final de enfriamiento Toa de forma

isotermica entre 420 y 480 °C entre 5 y 120 segundos.

[0014] De preferencia, la chapa laminada en frlo, doblemente recocida se lamina seguidamente en frlo con un Indice de laminado en frlo comprendido entre 0,1 y 3 % antes de depositar un revestimiento.

10

[0015] En un modo preferido, la chapa doblemente recocida finalmente se calienta a una temperatura de mantenimiento Tbase comprendida entre 150 C y 190 °C durante un tiempo de mantenimiento tbase comprendido entre 10 h y 48 h.

15 [0016] Preferentemente, tras el mantenimiento a Toa la chapa se reviste por inmersion en un bano llquido de

uno de los siguientes elementos: Al, Zn, aleacion de Al o aleacion de Zn.

[0017] La chapa segun la invencion, laminada en frlo, doblemente recocida y revestida, o fabricada por un procedimiento segun la invencion sirve para la fabricacion de piezas para vehlculos terrestres a motor.

20

[0018] Otras caracterlsticas y ventajas de la invencion apareceran mejor durante la descripcion que sigue.

[0019] Segun la invencion, el contenido en carbono, en peso, esta comprendido entre el 0,20 y 0,40 %. Si el contenido en carbono de la invencion esta por debajo del 0,20 % en peso, la resistencia mecanica se vuelve

25 insuficiente y la fraccion de austenita residual sigue siendo insuficiente y no suficientemente estable para alcanzar un alargamiento uniforme superior al 15 %. Mas alla del 0,40 %, la soldabilidad se vuelve cada vez mas reducida porque se forman microestructuras de baja tenacidad en la Zona Afectada Termicamente (ZAT) o en la zona fundida en caso de soldado por resistencia. Segun un modo preferido, el contenido en carbono esta comprendido entre el 0,22 y el 0,32 %. Dentro de este rango, la soldabilidad es satisfactoria, la estabilizacion de la austenita esta 30 optimizada y la fraccion de martensita fresca esta en la gama buscada por la invencion.

[0020] El manganeso, segun la invencion, esta comprendido entre el 0,8 y el 1,4 %, es un elemento que se endurece por solucion solida de sustitucion, estabiliza la austenita y reduce la temperatura de transformacion Ac3. El manganeso contribuye por tanto a un aumento de la resistencia mecanica. Segun la invencion, un contenido mlnimo

35 de 0,8 % en peso es necesario para obtener las propiedades mecanicas deseadas. Sin embargo, mas alla del 1,4 %, su caracter gammageno conduce a un enlentecimiento de la cinetica de transformacion bainltica que se produce durante el mantenimiento a la temperatura de final de enfriamiento Toa y la fraccion de bainita siempre es insuficiente para alcanzar una resistencia de elasticidad superior a 650 MPa. A tltulo preferente se elige un intervalo de contenido en manganeso comprendido entre el 1,0 % y el 1,4 %, se combina as! una resistencia mecanica 40 satisfactoria sin aumentar el riesgo de disminuir la fraccion de bainita y por tanto de disminuir la resistencia elastica, ni aumentar la templabilidad de las aleaciones soldadas, lo que danarla la capacidad de soldado de la chapa segun la invencion.

[0021] El silicio debe estar comprendido entre el 1,6 y 3,0 %. En esta horquilla, la estabilizacion de la 45 austenita residual se hace posible gracias a la adicion de silicio que ralentiza considerablemente la precipitacion de

los carburos durante el ciclo de recocido y mas particularmente durante la transformacion bainltica. Esto se deriva del hecho de que la solubilidad del silicio en la cementita es muy baja y que este elemento aumenta la actividad del carbono en la austenita. Toda formacion de cementita ira precedida por tanto de una etapa de expulsion de Si en la interfaz. El enriquecimiento de la austenita en carbono conduce por tanto a su estabilizacion a la temperatura 50 ambiente sobre la chapa de acero doblemente recocida y revestida. Despues, la aplicacion de un esfuerzo externo, de conformado por ejemplo, va a conducir a la transformacion de esta austenita en martensita. Esta transformacion tiene por resultado mejorar tambien la resistencia al deterioro. El silicio tambien es un elemento que se endurece altamente por solucion solida y permite por tanto alcanzar las resistencias elasticas y mecanicas buscadas por la invencion. Ateniendose a las propiedades planteadas por la invencion, una adicion de silicio en cantidad superior al 55 3,0 % va a promover sensiblemente la ferrita y la resistencia mecanica buscada no se alcanzarla, ademas se formarlan oxidos altamente adherentes, lo que conducirla a defectos de superficie y a una no adherencia del revestimiento de Zinc o de aleacion de Zinc. El contenido mlnimo tambien debe fijarse al 1,6 % en peso para obtener el efecto estabilizante sobre la austenita. De forma preferida, el contenido en silicio estara comprendido entre el 1,8 y el 2,5 % para optimizar los efectos mencionados.

[0022] El contenido en cromo debe limitarse al 1,0 %, este elemento permite controlar la formation de ferrita

proeutectoide en el enfriamiento durante los recocidos a partir de dicha temperatura de mantenimiento Tsoaking1 o Tsoaking2, porque esta ferrita, en cantidad elevada disminuye la resistencia mecanica necesaria de la chapa segun la 5 invention. Este elemento permite ademas endurecer y afinar la microestructura bainltica. Sin embargo, este elemento ralentiza considerablemente la cinetica de la transformation bainltica. Sin embargo, para contenidos superiores al 1,0 %, la fraction de bainita siempre es insuficiente para alcanzar un llmite de elasticidad superior a 650 MPa.

10 [0023] El nlquel y el cobre tienen efectos sensiblemente similares al del manganeso. Estos dos elementos

tendran contenidos residuales, es decir, 0,05 % para cada elemento pero unicamente porque sus costes son mucho mas elevados que los del manganeso.

[0024] El contenido en aluminio esta limitado al 0,1 % en peso, este elemento es un potente alfageno que 15 favorece la formacion de ferrita. Un contenido elevado de aluminio aumentarla el punto Ac3 y harla as! que el

procedimiento industrial se volviera costoso en terminos de aporte energetico al recocido. Se considera ademas, que los contenidos altos de aluminio aumentan la erosion de las refractarias y el riesgo de taponamiento de las valvulas durante la colada del acero antes del laminado. Ademas, el aluminio segrega negativamente y puede llevar a macrosegregaciones. En cantidad excesiva, el aluminio disminuye la ductilidad en caliente y aumenta el riesgo de 20 aparicion de defectos en colada continua. Sin un control exhaustivo de las condiciones de colada, los defectos de tipo micro y macrosegregacion dan, finalmente, una segregation central sobre la chapa de acero recocida. Esta banda central sera mas dura que su matriz circunvecina y danara al conformado del material.

[0025] El azufre debe ser inferior al 0,006 %, mas alla, la ductilidad se reduce a causa de la presencia 25 excesiva de sulfuros tales como MnS, llamados sulfuros de manganeso que disminuyen la aptitud a la deformation.

[0026] El fosforo debe ser inferior al 0,030 %, es un elemento que se endurece en solution solida pero que disminuye considerablemente la soldabilidad por puntos y la ductilidad en caliente, particularmente a causa de su aptitud para la segregacion en las juntas de granos o a su tendencia a la cosegregacion con el manganeso. Por

30 estos motivos, su contenido debe estar limitado al 0,030 % para obtener una buena aptitud al soldado por puntos.

[0027] El niobio debe estar comprendido entre el 0,015 y 0,150 %, es un elemento de microaleacion que tiene la particularidad de formar precipitados que se endurecen con el carbono y/o el nitrogeno. Estos precipitados, ya presentes durante la operation de laminado en caliente, retardan la recristalizacion durante el recocido y afinan as!

35 la microestructura, lo que permite contribuir al endurecimiento del material. Permite ademas mejorar las propiedades de alargamiento del producto, permitiendo recocidos a alta temperatura sin reduction de los rendimientos de alargamiento por un efecto de afinamiento de las estructuras. Sin embargo el contenido en niobio debe estar limitado al 0,150 % para evitar esfuerzos de laminado en caliente demasiado importantes. Ademas, mas alla del 0,150 % se espera un efecto saturante sobre los efectos positivos del Niobio en concreto sobre el efecto endurecedor por 40 afinamiento de la microestructura. Por otro lado, el contenido en niobio debe ser superior o igual al 0,015% lo que permite obtener un endurecimiento de la ferrita cuando esta esta presente y se busca un tal endurecimiento y asimismo un afinamiento lo suficientemente importante para una mayor estabilizacion de la austenita residual y as! garantizar un alargamiento uniforme segun el buscado por la invencion, preferentemente el contenido en Nb esta comprendido entre 0,020 y 0,13 para optimizar los efectos mencionados.

45 [0028] Los otros elementos de microaleacion tales como el titanio y el vanadio estan limitados a un contenido

maximo del 0,05 % porque estos elementos poseen las mismas ventajas que el niobio pero tienen la particularidad de reducir mas altamente la ductilidad del producto.

[0029] El nitrogeno esta limitado al 0,01% para evitar los fenomenos de envejecimiento del material y para 50 minimizar la precipitation de nitruros de aluminio (AlN) durante la solidificacion y por tanto fragilizar el semiproducto.

[0030] El boro y el molibdeno tienen niveles de impurezas, bien con contenidos inferiores individualmente inferiores a 0,003 para el boro y 0,03 para el Mo.

55 [0031] El resto de la composition esta constituido por hierro e impurezas inevitables resultantes de la

elaboracion.

[0032] Segun la invencion, la microestructura del acero despues del primer recocido debe contener, en

proportion superficial, menos del 10 % de ferrita poligonal, el resto de la microestructura esta compuesto de

martensita fresca o revenida. Si el contenido en ferrita poligonal es superior al 10 % la resistencia mecanica y el llmite de elasticidad del acero despues del segundo recocido sera inferior a 980 MPa y 650 MPa respectivamente. Ademas, un contenido de ferrita poligonal superior al 10 % tras el primer recocido conllevara un contenido de ferrita poligonal tras el segundo recocido superior al 10 % lo que llevarla a un llmite de elasticidad y una resistencia 5 mecanica demasiado bajas respecto a los buscados por la invencion.

[0033] La microestructura del acero despues del segundo recocido debe contener, en proporciones superficiales, del 10 al 30 % de austenita residual. Si el contenido en austenita residual es inferior al 10 %, el alargamiento uniforme sera inferior al 15 % porque la austenita residual sera demasiado estable y no podra

10 transformarse en martensita durante las solicitaciones mecanicas trayendo una ganancia significativa sobre el martilleo del acero retardando de hecho la aparicion de la estriccion que se traduce por un aumento del alargamiento uniforme. Si el contenido en austenita residual es superior al 30 %, la austenita residual sera inestable porque no estara suficientemente enriquecida en carbono durante el segundo recocido y el mantenimiento a la temperatura de final de enfriamiento Toa, y la ductilidad del acero despues el segundo recocido se vera reducida, lo que llevara a un 15 alargamiento uniforme inferior al 15 % y/o un alargamiento total inferior al 20 %.

[0034] Ademas, el acero segun la invencion, despues del segundo recocido debe contener, en proporciones superficiales, del 30 al 60 % de martensita recocida, que es una martensita derivada del primer recocido, recocida durante el segundo recocido y que se distingue de una martensita fresca por una cantidad de defectos

20 cristalograficos mas baja, y que se distingue de una martensita revenida por la ausencia de carburos en el interior de sus listones. Si el contenido en martensita recocida es inferior al 30 %, la ductilidad del acero sera demasiado baja porque el contenido en austenita residual sera demasiado bajo porque no estara suficientemente enriquecida en carbono y el contenido en martensita fresca sera de hecho demasiado importante lo que trae un alargamiento uniforme inferior al 15 %. Si el contenido en martensita recocida es superior al 60 %, la ductilidad del acero sera 25 demasiado baja porque la austenita residual sera demasiado estable y no podra transformarse en martensita bajo el efecto de solicitaciones mecanicas, lo que producira el efecto de disminuir la ductilidad del acero segun la invencion, y conducira a un alargamiento uniforme inferior al 15 % y/o un alargamiento total inferior al 20 %.

[0035] Siempre segun la invencion, la microestructura del acero despues del segundo recocido debe 30 contener, en proporciones superficiales, del 5 al 30 % de bainita. La presencia de bainita en la microestructura esta

justificada por la funcion que desempena en el enriquecimiento en carbono de la austenita residual. De hecho, durante la transformacion bainltica y gracias a la presencia de silicio en cantidad importante, el carbono se redistribuye desde la bainita hacia la austenita lo que produce el efecto de estabilizar esta ultima a temperatura ambiente. Si el contenido en bainita es inferior al 5 %, la austenita residual no estara suficientemente enriquecida en 35 carbono y esta ultima no sera suficientemente estable, lo que favorecera la presencia de martensita fresca que conllevara un descenso significativo de la ductilidad. El alargamiento uniforme sera entonces inferior al 15 %. Si el contenido en bainita es superior al 30 %, llevara a una austenita residual demasiado estable que no podra transformarse en martensita bajo el efecto de solicitaciones mecanicas, lo que producira el efecto de llevar a un alargamiento uniforme inferior al 15 % y/o un alargamiento total inferior al 20 %.

40

[0036] Por ultimo, el acero segun la invencion y despues del segundo recocido debe contener, en proporciones superficiales, del 10 al 30 % de martensita fresca. Si el contenido en martensita fresca es inferior al 10 % la resistencia mecanica del acero sera inferior a 980 MPa. Si es superior al 30 %, el contenido en austenita residual sera demasiado bajo y el acero no sera lo suficientemente ductil, ademas, el alargamiento uniforme sera

45 inferior al 15 %.

[0037] La chapa segun la invencion podra fabricarse con cualquier procedimiento adaptado.

[0038] Se suministra en primer lugar un acero de composicion segun la invencion. Despues, se procede a la 50 colada de un semiproducto a partir de este acero. Esta colada puede realizarse en lingotes o en continuo en forma

de planchones.

[0039] La temperatura de recalentamiento debera estar entre 1100 y 1280 °C. Los semiproductos colados deben llevarse a una temperatura Trech superior a 1100 °C para obtener un semiproducto recalentado con el objetivo

55 de alcanzar completamente una temperatura favorable a las deformaciones elevadas que va a sufrir el acero durante el laminado. Este intervalo de temperatura permite asimismo estar en el campo austenltico y garantizar la disolucion completa de los precipitados derivados de la colada. Sin embargo, si la temperatura Trech es superior a 1280 °C, los granos austenlticos crecen de forma indeseable y conduciran a una estructura final mas grosera y los riesgos de defectos superficie relacionados con la presencia de oxido llquido aumentan. Por supuesto, tambien es posible

laminar en caliente directamente despues de la colada sin recalentar el planchon.

[0040] Se lamina despues en caliente el semiproducto en un campo de temperatura donde la estructura del acero es totalmente austenltica: si la temperatura de final de laminado Tfl es inferior a 900 °C, los esfuerzos de

5 laminado son muy importantes lo que puede conllevar consumos energeticos importantes e incluso danos en el laminador. De preferencia, se respetara una temperatura de final de laminado superior a 950 °C para garantizar el laminado en el campo austenltico y por tanto limitar los esfuerzos de laminado.

[0041] Se bobina a continuation el producto laminado en caliente a una temperatura Tbob comprendida entre 10 400 y 600 °C. Esta gama de temperatura permite obtener transformaciones ferrlticas, bainlticas o perllticas durante

el mantenimiento cuasi-isotermico asociado al bobinado seguido de un enfriamiento lento para minimizar la fraction de martensita despues del enfriamiento. Una temperatura de bobinado superior a 600 °C conduce a la formation de oxidos de superficie no deseados. Cuando la temperatura de bobinado es demasiado baja, por debajo de 400 °C, la dureza del producto despues del enfriamiento aumenta, lo que aumenta los esfuerzos necesarios durante el 15 laminado en frlo posterior.

[0042] Se decapa despues si es necesario el producto laminado en caliente segun un procedimiento conocido en si mismo.

20 [0043] Opcionalmente, se efectua un recocido base intermedio de la chapa laminada en caliente bobinada

entre Trbi y Trb2 con Trbi=400 °C y Trb2=700 °C durante una duration comprendida entre 5 y 24 horas. Este tratamiento termico permite obtener una resistencia mecanica inferior a 1000 MPa en toda la chapa laminada en caliente, de modo que se minimiza la diferencia de dureza entre el centro de la chapa y los bordes. Esto facilita considerablemente la etapa siguiente de laminado en frlo por un ablandamiento de la estructura formada.

25

[0044] Despues se realiza un laminado en frlo con un Indice de reduction comprendido preferentemente entre el 30 y 80 %.

[0045] Se realiza despues el primer recocido del producto laminado en frlo, preferentemente en una 30 instalacion de recocido continuo, con una velocidad media de calentamiento Vc comprendida entre 2 y 50 °C por

segundo. En relation con la temperatura de recocido Tsoakingi, esta gama de velocidad de calentamiento permite obtener una recristalizacion y un afinamiento adecuado de la estructura. Por debajo de 2 °C por segundo, se aumentan considerablemente los riesgos de descarburacion de superficie. Por encima de 50 °C por segundo, se causara la aparicion de trazas de no recristalizacion y de carburos insolubles durante el mantenimiento lo que 35 producirla el efecto de reducir la fraccion de austenita residual y danarla por tanto la ductilidad. El calentado se efectua hasta una temperatura de recocido Tsoakingi comprendida entre la temperatura TS1 y 950 °C donde TS1 = 910,7 - 431,4*C- 45,6*Mn + 54,4*Si - 13,5*Cr + 52,2*Nb con las temperaturas en °C y las composiciones qulmicas en porcentaje masico. Cuando Tsoaking1 es inferior a TS1, se promueve la presencia de ferrita poligonal mas alla del 10 % y por tanto fuera de lo que busca la invention. Inversamente, si Tsoaking1 esta por encima de 950 °C, los 40 tamanos de los granos austenlticos aumentan considerablemente lo que es perjudicial para el afinamiento de la microestructura final y por tanto para los niveles de llmite de elasticidad que se encontrarlan por debajo de 650 MPa.

[0046] Una duracion de mantenimiento tsoaking1 comprendida entre 30 y 200 segundos a la temperatura Tsoaking1 permite la disolucion de los carburos previamente formados, y sobre todo una transformation suficiente en

45 austenita. Por debajo de 30 s la disolucion de los carburos serla insuficiente. Por otro lado, un tiempo de mantenimiento superior a 200 s es diflcilmente compatible con las exigencias de productividad de las instalaciones de recocido continuo, en particular la velocidad de desplazamiento de la bobina. Ademas, aparece el mismo riesgo de engrosamiento de grano austenltico que en el caso de Tsoaking1 por encima de 950 °C, con el mismo riesgo de tener un llmite de elasticidad inferior a 650 MPa. La duracion de mantenimiento tsoaking1 esta comprendida por tanto 50 entre 30 y 200 s.

[0047] Al final del mantenimiento del primer recocido, se enfrla la chapa hasta la temperatura ambiente, la velocidad de enfriamiento Vrefi es suficientemente rapida para evitar la formacion de la ferrita. Con estos efectos, esta velocidad de enfriamiento es superior a 30 °C/s, lo que permite obtener una microestructura con menos del 10

55 % de ferrita, el resto es martensita. De preferencia, se favorecera una microestructura enteramente marfensltica tras el primer recocido.

[0048] Se efectua despues el segundo recocido del producto laminado en frlo y recocido una primera vez, de preferencia en el seno de una instalacion de recocido continuo de galvanization, con una velocidad media de

calentamiento Vc superior a 2 °C por segundo para evitar los riesgos de descarburacion de superficie. De preferencia, la velocidad media de calentamiento debe ser inferior a 50 °C por segundo para evitar la presencia de carburos insolubles durante el mantenimiento lo que producirla el efecto de reducir la fraccion de austenita residual. El calentamiento se efectua hasta una temperatura de recocido Tsoaking2 comprendida entre la temperatura Ac1 = 728 5 - 23,3*C - 40,5*Mn + 26,9*Si + 3,3*Cr + 13,8*Nb y TS2 = 906,5 - 440,6*C - 44,5*Mn + 49,2*Si - 12,4*Cr + 55,9*Nb con las temperaturas en °C y las composiciones qulmicas en porcentaje masico. Cuando Tsoaking2 es inferior a Ac1, no se puede obtener la microestructura buscada por la invencion porque solo se producirla el revenido de la martensita derivada del primer recocido. Cuando Tsoaking2 es superior a TS2 el contenido en martensita recocida sera inferior al 30 % lo que favorecera la presencia de una gran cantidad de martensita fresca que degrade altamente de

10 hecho la ductilidad del producto.

[0049] Una duracion de mantenimiento tsoaking2 comprendida entre 30 y 200 segundos a la temperatura Tsoaking2 permite la disolucion de los carburos previamente formados, y sobre todo una transformacion suficiente en austenita. Por debajo de 30 s la disolucion de los carburos puede ser insuficiente. Por otro lado, un tiempo de

15 mantenimiento superior a 200 s es diflcilmente compatible con las exigencias de productividad de las instalaciones de recocido continuo, en particular la velocidad de desplazamiento de la bobina. Ademas, aparece el mismo riesgo de engrosamiento de grano austenltico que en el caso de tsoaking1 por encima de 200 s, con el mismo riesgo de tener un llmite de elasticidad inferior a 650 MPa. La duracion de mantenimiento tsoaking2 esta comprendida por tanto entre 30 y 200 s.

20

[0050] Al final del mantenimiento del segundo recocido, se enfrla la chapa hasta alcanzar una temperatura de final de enfriamiento Toa comprendida entre Toa1=420 °C y Toa2=480 °C, la velocidad de enfriamiento Vref2 es suficientemente rapida para evitar la formation masiva de la ferrita, es decir, un contenido superior al 10 %. A estos efectos, esta velocidad de enfriamiento es superior a 20 °C por segundo.

25

[0051] La temperatura de final de enfriamiento debe estar comprendida entre Toa1=420°C y Toa2=480°C. Por debajo de 420 °C, la bainita formada sera dura lo que puede danar la ductilidad que podrla ser inferior al 15 % para el alargamiento uniforme, ademas, esta temperatura es demasiado baja en caso de que se desee entrar en un bano de Zn que esta generalmente a 460 °C, por lo que se enfriarla el bano continuamente. Si la temperatura Toa es

30 superior a 480 °C, se corre el riesgo de precipitar la cementita, fase carburada que va a disminuir el carbono disponible para estabilizar la austenita. Ademas, en caso de revestimiento galvanizado por inmersion, se podrla evaporar el Zn llquido perdiendo el control de la reaction entre el bano y el acero si la temperatura es demasiado elevada, es decir por encima de 480 °C.

35 [0052] El tiempo de mantenimiento toA en la gama de temperatura Toa1 (°C) a Toa2 (°C) debe estar

comprendido entre 5 y 120 segundos para permitir la transformacion bainltica y as! la estabilizacion de la austenita por enriquecimiento en carbono de dicha austenita. Tambien debe ser superior a 5 s de forma que garantice un contenido en bainita conforme a la invencion sin lo que el llmite de elasticidad serla inferior a 650 MPa. Tambien debe ser inferior a 120 s para limitar el contenido en bainita al 30 % como se busca en la invencion sin lo que el

40 contenido en austenita residual serla inferior al 10 % y la ductilidad del acero serla demasiado baja, lo que se manifestarla por un alargamiento uniforme inferior al 15 % y/o un alargamiento total inferior al 20 %.

[0053] Al final de este mantenimiento entre Toa1 (°C) y Toa2 (°C), se reviste la chapa doblemente recocida con

un deposito de Zinc o de aleacion de Zinc (el contenido en Zn de porcentaje masico siendo mayoritario) por

45 revestimiento por inmersion en caliente antes de enfriamiento en ambiente. De preferencia, tambien se podra revestir la chapa recocida desnuda con Zinc o aleacion de Zinc mediante cualquier procedimiento electrolltico o fisicoqulmico conocido en si mismo. Tambien se puede depositar por templado en caliente un revestimiento a base de aluminio o de aleacion a base de aluminio (el contenido en Al en porcentaje masico siendo mayoritario).

50 [0054] Despues se efectua, de preferencia, un tratamiento termico de post-recocido base sobre la chapa

laminada en frlo y doblemente recocida y revestida, a una temperatura de mantenimiento Tbase comprendida entre 150 C y 190 °C durante un tiempo de mantenimiento tbase comprendido entre 10 h y 48 h para mejorar el llmite de elasticidad y la plegabilidad. Este tratamiento se llamara: post-recocido base.

55 [0055] A continuation se ilustrara la presente invencion a partir de los siguiente ejemplos no limitativos.

EJEMPLOS

[0056] Se han elaborado aceros cuya composition figura en la siguiente tabla, expresada en porcentaje

ponderal. La tabla 1 indica la composition qulmica del acero que ha servido para la fabrication de las chapas de los ejemplos.

Acer o

C Mn Si Al Cr Mo Cu Ni V Nb S P B Ti N Ae1 TS1 TS2

A

0,26 1,3 2,12 0,027 0,002 0,002 0,005 0,006 0,002 0,124 0,0027 0,019 0,0005 0,004 0,002 728 862 846

B

0,28 1,17 1,99 0,03 0,003 0,003 0,007 0,008 0,003 0,017 0,0036 0,014 0,00042 0,007 0,0014 727 844 829

C

0,29 1,17 1,98 0,029 0,003 0,003 0,007 0,008 0,003 0,068 0,0036 0,014 0,0004 0,006 0,0016 728 845 830

D

0,21 1,25 3,04 0,023 0,004 0,005 0,005 0,004 0,002 0,00 0,0033 0,018 0,0006 0,004 0,0015 754 927 907

E

0,19 1,68 1,55 0,053 0,024 0,006 0,007 0,017 0,004 0,001 0,002 0,009 0,0007 0,003 0,004 697 836 824

[0057] Las referencias D y E de la tabla 1 designan aceros cuyas composiciones no son conformes a la

invencion. Los contenidos no conformes a la invencion estan subrayados.

5 [0058] Se observa en concreto que las referencias D y E no son conformes a la invencion porque sus

composiciones estan exentas de Niobio, lo que limitara la elasticidad y la resistencia mecanica de la chapa final por la ausencia de endurecimiento por precipitacion.

[0059] Se observa asimismo que las referencias D y E no son conformes a la invencion porque sus

10 contenidos en Silicio estan fuera de la horquilla buscada. Por encima del 3,00 % el silicio va a promover una cantidad de ferrita demasiado importante y la resistencia mecanica buscada no se alcanzara. Por debajo del 1,60 % en peso, la estabilizacion de la austenita residual no sera suficientemente importante para obtener la ductilidad deseada.

15 [0060] Se observa ademas que la referencia E es no conforme a la invencion porque el contenido en carbono

es inferior al buscado lo que limitara la resistencia final y la ductilidad de la chapa. Ademas, el contenido en Mn es demasiado elevado, lo que limitara la cantidad final de bainita en la chapa, lo que tendra el efecto de limitar la ductilidad de la chapa por una presencia demasiado importante de martensita fresca.

20 [0061] Se produjeron chapas correspondientes a las composiciones anteriores siguiendo las condiciones de

fabricacion recogidas en la tabla 2.

[0062] A partir de estas composiciones, algunos aceros han sido objeto de diferentes condiciones de recocido. Las condiciones previas al laminado en caliente son identicas con un recalentamiento comprendido entre

25 1200 °C y 1250 °C, una temperatura de final de laminado comprendida entre 930 °C y 990 °C y un bobinado comprendido entre 540 °C y 560 °C. Todos los productos laminados en caliente son decapados a continuacion y despues, directamente laminados en frlo con un Indice de reduccion comprendido entre 50 y 70 %.

[0063] La tabla 2 indica tambien las condiciones de fabricacion de las chapas recocidas despues de laminado 30 en frlo con las siguientes denominaciones:

- temperatura de recalentamiento: Trech

- temperatura de final de laminado: Tfl

- temperatura de bobinado: Tbob

35 - Indice de reduccion con el laminado en frlo

- velocidad de calentamiento en el primer recocido: Vc1

- temperatura de mantenimiento en el primer recocido: Tsoaking1

- temperatura de mantenimiento en el primer recocido a Tsoaking1: tsoaking1

- velocidad de enfriamiento en el primer recocido: Vrefi 40 - velocidad de calentamiento en el segundo recocido: Vc2

- temperatura de mantenimiento en el segundo recocido: Tsoaking2

- tiempo de mantenimiento en el segundo recocido a Tsoaking1: tsoaking2

- velocidad de enfriamiento en el segundo recocido: Vref2

- temperatura de final de enfriamiento Toa

45 - temperatura de mantenimiento a la temperatura Toa: toA

- las temperaturas calculadas Ac1, TS1 y TS2 (en °C)

Acero

ID Trech (°C) Tfi(°C) tbob (°C) Indice de reduccion (%) VC1 (°C/s) T Soaking 1 (°C) ^Soaking1 (s) Vref1 (°C/s) VC2 (°C/s) TSoaking 2 (°C) ^Soaking2 (s) Vref2 (°C/s) toa (°C) lOA (s) Ac1 TS1 TS2

A

A_1 1240 963 551 62 15 900 120 800 15 770 120 95 460 15 728 862 847

A

A_2 1240 963 551 62 15 900 120 800 15 770 120 95 460 20 728 862 847

A

A_3 1240 963 551 62 15 900 120 800 15 770 120 95 450 25 728 862 847

A

A_4 1240 963 551 62 15 900 120 300 15 770 120 95 450 30 723 862 847

A

A_5 1240 963 551 62 15 800 120 800 15 770 120 95 460 15 728 862 847

A

A_6 1240 963 551 62 15 800 120 800 15 770 120 95 460 20 728 862 847

B

B_1 1245 951 546 59 15 900 120 800 15 750 120 95 400 15 728 845 829

B

B_2 1245 951 546 59 15 840 120 800 15 750 120 95 450 30 728 845 829

B

B_3 1245 951 546 59 15 840 120 800 15 770 120 95 450 30 728 845 829

B

B_4 1245 951 546 59 15 840 120 800 15 790 120 95 450 30 728 845 829

c

C_1 1245 951 546 59 15 900 120 800 15 750 120 95 450 15 728 846 830

C

C_2 1245 951 546 59 15 840 120 800 15 750 120 95 450 30 728 846 830

C

C_3 1245 951 546 59 15 840 120 800 15 770 120 95 450 30 728 846 830

C

C_4 1245 951 546 59 15 840 120 800 15 790 120 95 450 30 726 846 830

C

C_5 1245 951 546 59 - - - - 15 770 120 95 450 30 728 846 830

D

D_1 1243 965 553 61.5 15 850 120 800 15 800 120 95 460 30 754 927 907

D

D_2 1243 965 553 61.5 15 850 120 800 15 800 120 95 460 30 754 927 907

E

E_1 1210 952 541 52 15 870 120 800 5 820 87 36 450 25 697 837 825

Claims (15)

1. REIVINDICACIONES

   1. Chapa de acero cuya composicion comprende, con el contenido expresado en porcentaje de peso,

   0,20% < C < 0,40%

   0,8%<Mn< 1,4%

   1,60% < Si <3,00%

   0,015 <Nb< 0,150%

   Al < 0,1 %

   Cr< 1,0 %

   S <0,006%

   5

   P < 0,030%

   Ti < 0,05%

   V < 0,05%

   Mo<0,03%

   B <0,003%

   N <0,01%

   el resto de la composicion esta constituido de hierro y de impurezas inevitables que resultan de la elaboracion, la microestructura esta constituida, en proporciones superficiales, del 10 al 30 % de austenita residual, del 30 al 60 % 10 de martensita recocida, del 5 al 30 % de bainita, del 10 al 30 % de martensita fresca y de menos del 10 % de ferrita.
2. 2. Chapa de acero segun la reivindicacion 1 cuya composicion comprende, con el contenido expresado

   en peso

   0,22% < C < 0,32%
3. 3. Chapa de acero segun la reivindicacion 1 o 2 cuya composicion comprende, con el contenido

   expresado en peso

   imagen1

   5
4. 4. Chapa de acero segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 cuya composicion comprende, con el

   contenido expresado en peso

   imagen2

   10
5. 5. Chapa de acero segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 cuya composicion comprende, con el

   contenido expresado en peso:

   imagen3

   15
6. 6. Chapa de acero segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 cuya composicion comprende, con el contenido expresado en peso

   0,020% <Nb< 0,13%

   20
7. 7. Chapa de acero segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 que comporta un revestimiento de Zinc o de aleacion de zinc.
8. 8. Chapa de acero segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 que comporta un revestimiento de 25 aluminio o de aleacion de aluminio.
9. 9. Chapa de acero segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 cuya resistencia mecanica es superior o igual a 980 MPa, el llmite de elasticidad es superior o igual a 650 MPa, el alargamiento uniforme superior o igual a 15 % y el alargamiento de rotura superior o igual al 20 %.

   30
10. 10. Procedimiento de fabricacion de una chapa de acero laminada en frlo, doblemente recocida que comprende las siguientes etapas sucesivas:

    - se suministra un acero de composicion segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, despues 35 - se cuela dicho acero en forma de semiproducto; despues

    - se lleva dicho semiproducto a una temperatura Trech comprendida entre 1100 °C y 1280 °C para obtener un semiproducto recalentado; despues

    - se lamina en caliente dicho semiproducto recalentado, con la temperatura de final de laminado en caliente Tfl superior o igual a 900 °C para obtener una chapa laminada en caliente; despues

    40 - se bobina dicha chapa laminada en caliente a una temperatura Tbob comprendida entre 400 y 600 °C para obtener una chapa laminada en caliente bobinada, despues,

    - se enfrla dicha chapa laminada en caliente bobinada hasta la temperatura ambiente; despues,

    - se desbobina y se decapa dicha chapa laminada en caliente bobinada; despues,

    - se lamina en frlo dicha chapa laminada en caliente con un Indice de reduccion comprendido entre el 30 y el 80 % 45 de forma que se obtenga una chapa laminada en frlo; despues

    - se recuece una primera vez dicha chapa laminada en frlo recalentandola a una velocidad Vc1 comprendida entre 2 y 50 °C/s hasta una temperatura Tsoaking1 comprendida entre TS1 = 910,7 - 431,4*C - 45,6*Mn + 54,4*Si - 13,5*Cr + 52,2*Nb y 950 °C, con los contenidos expresados en porcentaje del peso, durante una duracion tsoaking1 comprendida entre 30 y 200 segundos, despues:

    50 - se enfrla dicha chapa sometiendola a un enfriamiento hasta la temperatura ambiente a una velocidad superior o igual a 30 °C/s, despues,

    - se recuece una segunda vez dicha chapa calentandola a una velocidad Vc2 comprendida entre 2 y 50 °C/s hasta

    una temperatura Tsoaking2 comprendida entre Ac1 y TS2=906,5 - 440,6*C - 44,5*Mn + 49,2*Si - 12,4*Cr + 55,9*Nb, con los contenidos expresados en porcentaje de peso, durante una duracion tsoaking2 comprendida entre 30 y 200 segundos; despues

    - se enfrla dicha chapa sometiendola a un enfriamiento a una velocidad superior o igual a 30 °C/s hasta la 5 temperatura de final de enfriamiento Toa comprendida entre 420 °C y 480 °C; despues,

    - se mantiene dicha chapa en el rango de temperatura que va de 420 a 480°C durante una duracion toA comprendida entre 5 y 120 segundos; despues,

    - opcionalmente se deposita un revestimiento sobre la chapa laminada en frlo y recocida Se enfrla dicha chapa hasta la temperatura ambiente.

    10
11. 11. Procedimiento de fabricacion segun la reivindicacion 10 en el que se efectua ademas un recocido llamado base de dicha chapa laminada en caliente bobinada antes de laminado en frlo de forma que dicha chapa se caliente y despues se mantenga a una temperatura comprendida entre 400 °C y 700 °C durante una duracion comprendida entre 5 y 24 horas.

    15
12. 12. Procedimiento de fabricacion segun cualquiera de las reivindicaciones 10 u 11 en el que se mantiene dicha chapa a la temperatura de final de enfriamiento Toa de forma isotermica entre 420 y 480 °C entre 5 y 120 segundos.

    20 13. Procedimiento de fabricacion segun cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12 en el que la chapa

    laminada en frlo, doblemente recocida, se lamina seguidamente en frlo con un Indice de laminado en frlo comprendido entre 0,1 y 3 % antes de depositar un revestimiento.
13. 14. Procedimiento de fabricacion segun cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en el que la chapa 25 finalmente se calienta a una temperatura de mantenimiento Tbase comprendida entre 150 °C y 190 °C durante un

    tiempo de mantenimiento tbase comprendido entre 10 h y 48 h.
14. 15. Procedimiento de fabricacion segun cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en el que, tras el mantenimiento a Toa la chapa se reviste por inmersion en un bano llquido de uno de los siguientes elementos:

    30 aluminio, zinc, aleacion de aluminio o aleacion de zinc.
15. 16. Utilization de una chapa segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, o de una chapa fabricada por un procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 10 a 15 para la fabricacion de piezas para vehlculos.