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ES2725325T3 - Chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente de alta resistencia - Google Patents

Chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente de alta resistencia Download PDF

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ES2725325T3
ES2725325T3 ES12837324T ES12837324T ES2725325T3 ES 2725325 T3 ES2725325 T3 ES 2725325T3 ES 12837324 T ES12837324 T ES 12837324T ES 12837324 T ES12837324 T ES 12837324T ES 2725325 T3 ES2725325 T3 ES 2725325T3
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ES12837324T
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English (en)
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Shintaro Yamanaka
Soshi Fujita
Koichi Sato
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

Una chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente, que es una chapa de acero que comprende, en % en masa, C: del 0,10 al 0,4 %, Si: del 0,01 al 0,5 %, Mn: del 1,0 al 3,0 %, O: 0,006 % o menos, P: 0,04 % o menos, S: 0,01 % o menos, Al: del 0,1 al 3,0 %, N: 0,01 % o menos, y opcionalmente uno o dos o más elementos de Cr: del 0,05 al 1,0 %, Ni: del 0,05 al 1,0 %, Cu: del 0,05 al 1,0 %, Nb: del 0,005 al 0,3 %, Ti: del 0,005 al 0,3 %, V: del 0,005 al 0,5 %, B: del 0,0001 al 0,01 %, Ca: del 0,0005 al 0,04 %, Mg: del 0,0005 al 0,04 %, La: del 0,0005 al 0,04 %, Ce: del 0,0005 al 0,04 %, y Y: del 0,0005 al 0,04 %, siendo el resto Fe e impurezas inevitables, en donde la estructura de la chapa de acero comprende, además, en términos de fracción de volumen, 40 % o más del contenido total de bainita y martensita, del 8 al 60 % de austenita retenida, y menos del 40 % de ferrita, siendo el resto una estructura inevitable, y la aleación de galvanización por inmersión en caliente se aplica a la superficie de la chapa de acero, y la chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente tiene una capa de un compuesto intermetálico formado por Fe, Al, Zn e impurezas inevitables en la interfase entre la capa de galvanizado en caliente y la chapa de acero subyacente, el espesor medio de la capa de compuesto intermetálico es de 0,1 a 2 μm o menos, y el tamaño de grano cristalino del compuesto intermetálico es de 0,01 o más a 1 μm o menos, y la rugosidad media aritmética Ra de la superficie de la chapa de acero subyacente después de retirar la capa galvanizada por inmersión en caliente es de 0,1 o más a 2,0 μm o menos, y la longitud media RSm del elemento de la curva de contorno en la curva de rugosidad es de 5 o más a 300 μm o menos.

Description

DESCRIPCIÓN
Chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente de alta resistencia
Campo técnico
La presente invención se refiere a una chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente. Más específicamente, la presente invención se refiere a una chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente de alta resistencia, que puede proporcionar fácilmente una alta resistencia (por ejemplo, una resistencia a la tracción de 980 MPa o más), que es excelente en su conformabilidad, y es adecuada para utilizar como elemento en el campo de la automoción, el campo de electrodomésticos, el campo de materiales de construcción y similares.
Técnica anterior
Hasta ahora, las chapas de acero galvanizado por inmersión en caliente se han utilizado principalmente en el campo de la automoción. Sin embargo, en el caso de una chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente que utiliza, como sustrato, una chapa de acero de alta resistencia (por ejemplo, con una resistencia a la tracción de 980 MPa o más), puede producirse fácilmente una grieta, particularmente en la chapa de acero subyacente durante condiciones de uso severas de la misma, tal como flexión, y una concentración de tensión en esa parte puede causar una fractura en muchos casos.
Desde este punto de vista, por ejemplo, el Documento de patente 1 ha propuesto reducir la cantidad de enriquecimiento de Si en la superficie de una chapa de acero antes de la inmersión de la misma en un baño galvánico, a determinado valor o menos, controlando la atmósfera de recocido. Sin embargo, el control en sí mismo de dicha atmósfera de recocido ha sido difícil.
Además, el Documento de patente 2 describe una chapa de acero de alta resistencia en la que Si Al alcanza el 0,7 % o más y en la que como la estructura de chapa de acero, la relación de área de la cantidad total de bainita inferior y martensita total con respecto a toda la estructura de la chapa de acero es del 10 al 90 %, la cantidad de austenita retenida (o residual) es del 5 al 50 %, y la relación de área de ferrita bainítica en la bainita superior con respecto a toda la estructura de la chapa de acero es del 5 % o más. El Documento de patente 3 describe una chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente aleado que tiene una microestructura que contiene, en términos de relación de área, del 20 al 75 % de ferrita y del 5 al 25 % de austenita retenida, en la que el tamaño medio del grano de cristal de la ferrita es de 10 pm o menos. El Documento de patente 4 describe una chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente aleado en cuya superficie se ha formado, comenzando desde el lado de la chapa de acero, una fase r, una capa mixta de fase r i y fase 81, y una fase 81, o una fase 81 y una fase Z, en la que el espesor medio de la fase r es de 1,5 pm o menos, el espesor medio de la capa mixta de fase r1 y fase 81 es menos de dos veces el espesor medio de la fase r, y la relación media de aspecto (relación del lado largo con respecto al lado corto en la observación en sección transversal) del cristal r1 es de 2 o más.
Asimismo, el Documento de patente 5 describe una chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente aleado en la que la capa galvanizada por inmersión en caliente tiene una composición química que contiene, en % en masa, Fe: del 10 al 15 % y Al: del 0,20 al 0,45, siendo el resto Zn e impurezas, y la fuerza adhesiva de la interfase entre la chapa de acero y la capa galvanizada en caliente aleada es de 20 MPa o más. El Documento de patente 6 describe una chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente aleado excelente en resistencia al impacto y adherencia, con un peso de revestimiento de 20 a 100 g/m2 en una superficie o en ambas superficies, en la que el contenido medio de Fe de la capa galvanizada es del 8 al 16 % y el espesor de la fase r en la capa galvanizada es de 0,2 a 1,5 pm. El Documento de patente 7 describe una chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente que tiene una película galvanizada en la cual están presentes una capa de aleación basada en Fe-Al, una capa de aleación basada en Fe-Zn y una capa de galvanizado de cinc en este orden, comenzando por el lado de la chapa de acero base, en donde el contenido de Al en la capa de aleación basada en Fe-Al es de 10 a 300 mg/m2 y el espesor de la capa de aleación basada en Fe-Zn es 1/2 o menos del espesor de la película galvanizada. El Documento de patente 8 describe una chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente aleado, en la que el número de cristales de aleación de hierrocinc en contacto con la interfase de película galvanizada/hierro base es de 5,5 o más por 1 pm de la interfase.
El documento de patente 9 describe un procedimiento para producir una chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente que comprende, en % en masa, C: 0,06-0,25 %, Si: 2,0 % o menos, Mn: 3,0 % o menos, Al: 2,0 % o menos, Cr : 3,0 % o menos, P: 0,04 % o menos, S: 0,01 % o menos, O: 0,01 o menos, N: 0,01 % o menos, opcionalmente uno o más de Ni: 0,05-1,0 %, Cu: 0,05-1,0 %, Nb: 0,005-0,3 %, Ti: 0,005-0,3 %, V: 0,005-0,3 %, B: 0,0001-0,1 %, Ca: 0,0005-0,01 %, Mg: 0,0005-0,01 %, La: 0,0005-0,01 % , Ce: 0,0005-0,01 %, Y: 0,0005-0,01 %, siendo el resto Fe e impurezas inevitables, que incluye las etapas de: tratamiento de laminación en caliente, bobinado y laminación en frío con una relación de reducción de laminación del 40 al 70 % después de un lavado con ácido - decapado, recocer el acero laminado en frío; enfriar la chapa de acero recocida hasta una temperatura de inmersión en baño galvánico, a una velocidad de enfriamiento de 200 °C/s o menos hasta 650 °C, y luego mantener la chapa de acero a una temperatura de 650 °C a 500 °C durante 30 segundos o más; y realizar un tratamiento de galvanización, sumergiendo la chapa de acero en un baño galvánico por inmersión en caliente.
Sin embargo, con respecto a una chapa de acero de alta resistencia que tenga una alta resistencia (por ejemplo, una resistencia a la tracción de 980 MPa o más), puede que aún no se conozca una chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente que muestre un efecto suficiente.
Técnica relacionada
Documentos de patente
[Documento de patente 1] JP-A (Patente japonesa no examinada publicada; KOKAI) n°. 4-211887
[Documento de patente 2] JP-A n° 2010-65273
[Documento de patente 3] JP-A n° 2011-17046
[Documento de patente 4] JP-A n° 10-306360
[Documento de patente 5] JP-A n° 2006-97102
[Documento de patente 6] JP-A n° 6-93402
[Documento de patente 7] JP-A n° 2006-307302
[Documento de patente 8] JP-A n° 2000-144362
[Documento de patente 9] JP 2007-231373
Compendio de la invención
Problema a resolver por la invención
Un objeto de la presente invención es proporcionar una chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente que comprende, como sustrato, una chapa de acero de alta resistencia que tiene una alta resistencia (por ejemplo, una resistencia a la tracción de 980 MPa o más), la cual es una chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente de alta resistencia con capacidad de suprimir eficazmente una grieta o una fractura y tiene una conformabilidad excelente.
Medios para resolver el problema
Como resultado de un serio estudio, los autores de la presente invención han descubierto que un compuesto intermetálico formado principalmente por Fe, Al y Zn se deposita a un espesor en un intervalo predeterminado en una interfase entre la capa galvanizada por inmersión en caliente y una chapa de acero subyacente, y además, los contenidos de Ra y RSm en la superficie de la chapa de acero después de la eliminación de la capa galvanizada por inmersión en caliente se controlan para que oscilen en un intervalo predeterminado, por lo que la conformabilidad se puede mejorar, al tiempo que se suprime una grieta o una fractura de la chapa de acero durante el trabajo severo. Por lo tanto, la presente invención se refiere a una chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente de alta resistencia, que tiene una conformabilidad excelente. La presente invención puede incluir, por ejemplo, las siguientes realizaciones.
[1] Una chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente, que es una chapa de acero que comprende, en % en masa,
C: del 0,10 al 0,4 %,
Si: del 0,01 al 0,5 %,
Mn: del 1,0 al 3,0 %,
O: 0,006 % o menos,
P: 0,04 % o menos,
S: 0,01 % o menos,
Al: del 0,1 al 3,0 %,
N: 0,01 % o menos,
y opcionalmente uno o dos o más elementos de
Cr: del 0,05 al 1,0 %,
Ni: del 0,05 al 1,0 %,
Cu: del 0,05 al 1,0 %,
Nb: del 0,005 al 0,3 %,
Ti: del 0,005 al 0,3 %,
V: del 0,005 al 0,5 %,
B: del 0,0001 al 0,01 %,
Ca: del 0,0005 al 0,04 %,
Mg: del 0,0005 al 0,04 %,
La: del 0,0005 al 0,04 %,
Ce: del 0,0005 al 0,04 %, y
Y: del 0,0005 al 0,04 %,
siendo el resto Fe e impurezas inevitables,
en donde la estructura de la chapa de acero comprende, además, en términos de fracción de volumen, 40 % o más del contenido total de bainita y martensita, del 8 al 60 % de austenita retenida, y menos del 40 % de ferrita, siendo el resto una estructura inevitable, y la aleación de galvanización por inmersión en caliente se aplica a la superficie de la chapa de acero, y la chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente tiene una capa de un compuesto intermetálico formado por Fe, Al, Zn e impurezas inevitables en la interfase entre la capa de galvanizado en caliente y la chapa de acero subyacente, el espesor medio de la capa de compuesto intermetálico es de 0,1 a 2 pm o menos, y el tamaño de grano cristalino del compuesto intermetálico es de 0,01 o más a 1 pm o menos, y la rugosidad media aritmética Ra de la superficie de la chapa de acero subyacente después de retirar la capa galvanizada por inmersión en caliente es de 0,1 o más a 2,0 pm o menos, y la longitud media RSm del elemento de la curva de contorno en la curva de rugosidad es de 5 o más a 300 pm o menos.
[2] La chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente de acuerdo con [1], en donde la chapa de acero comprende además un elemento o dos o más elementos, en % en masa,
Cr: del 0,05 al 1,0 %,
Ni: del 0,05 al 1,0 %,
Cu: del 0,05 al 1,0 %,
Nb: del 0,005 al 0,3 %,
Ti: del 0,005 al 0,3 %,
V: del 0,005 al 0,5 %,
B: del 0,0001 al 0,01 %,
Ca: del 0,0005 al 0,04 %,
Mg: del 0,0005 al 0,04 %,
La: del 0,0005 al 0,04 %,
Ce: del 0,0005 al 0,04 %, y
Y: del 0,0005 al 0,04 %.
[3] Un procedimiento para producir una chapa de acero galvanizado en caliente, que comprende:
calentar un material de acero que comprende, en % en masa,
C: del 0,10 al 0,4 %,
Si: del 0,01 al 0,5 %,
Mn: del 1,0 al 3,0 %,
O: 0,006 % o menos,
P: 0,04 % o menos,
S: 0,01 % o menos,
Al: del 0,1 al 3,0 %,
N: 0,01 % o menos,
y opcionalmente uno o dos o más elementos de
Cr: del 0,05 al 1,0 %,
Ni: del 0,05 al 1,0 %,
Cu: del 0,05 al 1,0 %,
Nb: del 0,005 al 0,3 %,
Ti: del 0,005 al 0,3 %,
V: del 0,005 al 0,5 %,
B: del 0,0001 al 0,01 %,
Ca: del 0,0005 al 0,04 %,
Mg: del 0,0005 al 0,04 %,
La: del 0,0005 al 0,04 %,
Ce: del 0,0005 al 0,04 %, y
Y: del 0,0005 al 0,04 %,
siendo el resto Fe e impurezas inevitables, a una temperatura de 1.100 a 1.300 °C y luego someter la chapa de acero a un tratamiento de laminación en caliente a una temperatura de laminación de acabado de temperatura Ar3 o más; recoger la chapa de acero laminada en caliente a una temperatura de recogida de 700 °C o menos y luego laminar en frío la chapa de acero;
recocer la chapa de acero laminada en frío a una temperatura de calentamiento máxima de 750 a 900 °C; enfriar la chapa de acero recocida hasta una temperatura de inmersión en baño galvánico a una velocidad de enfriamiento de 3 a 200 °C/s en el intervalo de 500 a 750 °C y luego mantener la chapa de acero a una temperatura de 350 a 500 °C durante un período de tiempo de 10 a 1.000 segundos;
realizar un tratamiento de galvanizado sumergiendo la chapa de acero en un baño de galvanización por inmersión en caliente que tiene una concentración de Al WAi y una concentración de Fe WFe que cumplen, en % en masa, las siguientes expresiones relacionales (1) y (2), a un intervalo de temperatura de chapa de acero, durante inmersión en un baño galvánico, desde una temperatura 40 °C más baja que la temperatura del baño de galvanización en caliente hasta una temperatura 50 °C más alta que la temperatura del baño de galvanización en caliente, en una atmósfera de nitrógeno con un contenido de nitrógeno del 95 % en masa o más, en el que el valor de logaritmo log (PH2O/PH2) de la relación entre la presión parcial de hidrógeno Ph2 y la presión parcial de vapor de agua Ph2o es de -5 a -2:
0,01<WFe<0,05 (1)
0, 07< (WA1-WFe)<0,30 (2)
en la superficie del cilindro de la caja de laminación final en la laminación en frío, la rugosidad media aritmética Ra es de 0,1 o más a 8,0 ^m o menos, y la longitud media RSm del elemento de la curva de contorno en la curva de rugosidad es de 5 o más a 1.200 ^m o menos,
en donde Ar3=901-325xC+33xSi-92x(Mn+Ni/2+Cr/2+Cu/2+Mo/2), en donde C, Si, Mn, Ni, Cr, Cu y Mo indican el contenido (% en masa) de los componentes respectivos y se toma el valor 0 cuando el componente no está presente.
[4] El procedimiento para producir una chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente de alta resistencia de acuerdo con [3], en donde en la superficie de un cilindro en una etapa antes de la caja de laminación final en la laminación en frío, la rugosidad media aritmética Ra es de 0,1 o más a 8,0 ^m o menos, y la longitud media RSm del elemento de curva de contorno en la curva de rugosidad es de 5 o más a 1.200 ^m o menos.
Efecto de la invención
La presente invención puede proporcionar una chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente que tiene una conformabilidad excelente. La producción de la chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente de alta resistencia de acuerdo con la presente invención, puede ser relativamente fácil y se puede realizar de manera estable. Por lo tanto, en los últimos años, la chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente de alta resistencia se puede utilizar de manera óptima, particularmente como chapa de acero para automóviles, que está pensada para lograr una reducción de peso. Como resultado, su valor industrial puede ser notablemente alto.
Breve descripción de los dibujos
[Fig. 1] La Figura 1 es una gráfica que muestra una relación entre el espesor de una capa de compuesto intermetálico y el tamaño de partícula de un compuesto intermetálico, y la conformabilidad. En la figura, los trazados de A, B, C y D representan los resultados de la evaluación relacionados con la conformabilidad descrita más adelante; todos A, B y C muestran ejemplos en los que la conformabilidad es apta, y D muestra ejemplos comparativos en los que la conformabilidad no es apta.
[Fig. 2] La Fig. 1 es una gráfica que muestra una relación entre la rugosidad de una chapa de acero subyacente, y la conformabilidad. En la figura, los trazados de A, B, C y D representan los resultados de la evaluación relacionados con la conformabilidad descrita más adelante; todos A, B y C muestran ejemplos en los que la conformabilidad es apta, y D muestra ejemplos comparativos en los que la conformabilidad no es apta.
Modos de realización de la invención
A continuación, la presente invención se describe en secuencia.
En primer lugar, se describen los motivos de la limitación de los componentes. En este sentido, "%" significa % en masa.
C:
El C puede ser un elemento con capacidad de aumentar la resistencia de la chapa de acero. Sin embargo, si su contenido es inferior al 0,1 %, puede ser difícil cumplir, tanto la resistencia a la tracción de 980 MPa o más, como la trabajabilidad. Por otro lado, si el contenido supera el 0,40 %, difícilmente se puede garantizar la soldabilidad por puntos. Por este motivo, el contenido se establece en un intervalo del 0,1 al 0,40 % o menos. El contenido de C puede ser preferiblemente del 0,12 al 0,3, más preferiblemente del 0,13 al 0,28 %.
Si:
El Si puede ser un elemento de aleación (o refuerzo) y puede ser eficaz para aumentar la resistencia de la chapa de acero. Además, este elemento puede suprimir la precipitación de la cementita y, a su vez, contribuir a la estabilización de la austenita retenida y, por lo tanto, su adición puede ser indispensable. Si su contenido es inferior al 0,01 %, el efecto de aumentar la resistencia puede ser pequeño. Por otro lado, si el contenido supera el 0,5 %, puede reducirse la trabajabilidad. Por este motivo, el contenido de Si se establece entre 0,01 y 0,5 %. El contenido de Si puede ser preferiblemente del 0,05 al 0,45 %, más preferiblemente del 0,15 al 0,42 %.
Mn:
El Mn puede ser un elemento aleante y puede ser eficaz para aumentar la resistencia de la chapa de acero. Sin embargo, si su contenido es inferior al 1,0 %, la resistencia a la tracción de 980 MPa o más, puede ser difícil de obtener. Por otro lado, si el contenido es elevado, se puede provocar la cosegregación con P o S que implicaría un deterioro significativo de la trabajabilidad y, por lo tanto, se especifica un límite superior de 3,0 %. Por este motivo, el contenido de Mn está configurado para ser del 1,0 al 3,0 %. El contenido de Mn puede ser preferiblemente del 2,0 al 2,7 %, más preferiblemente del 2,03 al 2,6 %.
O:
El O puede formar un óxido y deteriorar el alargamiento, la flexibilidad o la capacidad de expansión del agujero y, por lo tanto, la cantidad añadida de este elemento debe mantenerse baja. Entre otros, a menudo puede existir un óxido como una inclusión y cuando el óxido está presente en la cara de borde perforado o en la superficie cortada, puede formarse un defecto con muesca o un hoyuelo grueso en la cara final que atrae la concentración de tensión durante la expansión del agujero o el trabajo intenso, y sirve como origen de la formación de grietas, dando lugar a un deterioro significativo de la flexibilidad y de la capacidad de expansión del agujero. Si el contenido de O supera el 0,006 %, la tendencia descrita anteriormente puede ser conspicua y, por lo tanto, el contenido de O se especifica hasta un límite superior del 0,006 % o menos. Es decir, O se limita como impureza hasta el 0,006 % o menos. El contenido de O puede ser preferiblemente del 0,004 % o inferior, más preferiblemente del 0,003 % o inferior. Por otro lado, un contenido de O inferior al 0,0001 % puede ser económicamente desventajoso debido a que implicaría un aumento excesivo en el coste y, por lo tanto, este valor puede ser sustancialmente el límite inferior.
P:
El P puede tender a separarse en el centro en el espesor de la lámina de la chapa de acero y provocar la fragilidad de una pieza soldada. Si su contenido supera el 0,04 %, se puede producir una fragilidad significativa de la pieza soldada, y también se reduce la conformabilidad. Por lo tanto, se especifica un intervalo de contenido adecuado del 0,04 % o menos. Es decir, P se limita como una impureza al 0,04 % o menos. El contenido de P puede ser preferiblemente del 0,03 % o menos, más preferiblemente del 0,025 % o menos. El límite inferior del contenido de P puede no especificarse particularmente, pero un contenido de menos del 0,0001 % puede ser económicamente desventajoso y, por lo tanto, este valor se puede establecer preferiblemente como el límite inferior.
S:
El S puede afectar negativamente la soldabilidad y la capacidad de fabricación durante el moldeo por colada y el laminado en caliente. Por este motivo, el límite superior de su contenido se establece en 0,01 % o menos. Es decir, S se limita como impureza al 0,01 % o menos. El contenido de S puede ser preferiblemente del 0,006 % o menos, más preferiblemente del 0,005 % o menos. El límite inferior de contenido de S puede no especificarse particularmente, pero un contenido de menos de 0,0001 % puede ser económicamente desventajoso y, por lo tanto, este valor puede establecerse preferiblemente como el límite inferior. Además, dado que S se puede unir a Mn para formar MnS grueso y deteriorar la conformabilidad, tal como la flexibilidad o la capacidad de expansión del agujero, el contenido de este elemento debe establecerse lo más bajo posible.
Al:
El Al puede provocar la formación de ferrita para mejorar la ductilidad y, por lo tanto, puede añadirse. Este elemento también se puede utilizar como un agente desoxidante. Si su contenido es inferior al 0,1 %, el efecto del elemento puede ser insuficiente. Por otro lado, su adición excesiva puede dar lugar a un aumento del número de inclusiones gruesas basadas en Al y dar lugar a un deterioro de la capacidad de expansión del agujero o causar un defecto en la superficie. Por este motivo, el límite superior del contenido de Al se establece en el 3,0 %. El contenido de Al puede ser preferiblemente del 0,2 al 1,5 %, más preferiblemente del 0,3 al 1,0 %.
N:
El N puede formar un nitruro grueso que deteriora la flexibilidad o la capacidad de expansión del agujero y, por lo tanto, la cantidad añadida del mismo debe mantenerse baja. Si el contenido de N supera el 0,01 %, la tendencia anterior puede ser conspicua y, por lo tanto, el intervalo del contenido de N se establece en 0,01 % o menos. El contenido de N puede ser preferiblemente del 0,007 % o menos, más preferiblemente del 0,005 % o menos. Desde el punto de vista de reducir la formación de un agujero por soplado del arco durante la soldadura, el contenido de N puede ser menor. Aunque los efectos de acuerdo con la presente invención se pueden lograr sin especificar particularmente el límite inferior, un contenido de N inferior al 0,0005 % puede implicar un gran aumento en el coste de producción y, por lo tanto, este valor puede ser sustancialmente el límite inferior.
Cr:
El Cr puede ser un elemento aleante y, al mismo tiempo, puede ser importante para mejorar la capacidad de enfriamiento rápido. Sin embargo, si su contenido es inferior al 0,05 %, estos efectos pueden no obtenerse y, por lo tanto, se especifica un límite inferior del 0,05 %. Por el contrario, el contenido este elemento en una cantidad superior al 1,0 % puede afectar adversamente la capacidad de fabricación durante la producción y la laminación en caliente y, por lo tanto, se especifica un límite superior del 1,0 %. El contenido de Cr puede ser preferiblemente del 0,6 % o menos, más preferiblemente del 0,5 % o menos.
Ni:
El Ni puede ser un elemento aleante y, al mismo tiempo, puede ser importante para mejorar la capacidad de enfriamiento rápido. Además, este elemento puede mejorar la humectabilidad del metal fundido o provocar una reacción y, por lo tanto, puede añadirse. Sin embargo, si su contenido es inferior al 0,05 %, estos efectos pueden no obtenerse y, por lo tanto, se especifica un límite inferior del 0,05 %. Por el contrario, el contenido de este elemento en una cantidad superior al 1,0 % puede afectar adversamente la capacidad de fabricación durante la producción y la laminación en caliente y, por lo tanto, se especifica un límite superior del 1,0 %. El contenido de Ni puede ser preferiblemente del 0,7 % o menos, más preferiblemente del 0,6 % o menos.
Cu:
El Cu puede ser un elemento aleante y, al mismo tiempo, puede ser importante para mejorar la capacidad de enfriamiento rápido. Además, este elemento puede mejorar la humectabilidad del metal fundido o provocar una reacción y, por lo tanto, puede añadirse. Sin embargo, si su contenido es inferior al 0,05 %, estos efectos pueden no obtenerse y, por lo tanto, se especifica un límite inferior del 0,05 %. Por el contrario, un contenido este elemento en una cantidad superior al 1,0 % puede afectar adversamente la capacidad de fabricación durante la producción y la laminación en caliente y, por lo tanto, se especifica un límite superior del 1,0 %. El contenido de Cu puede ser preferiblemente del 0,6 % o menos, más preferiblemente del 0,5 % o menos.
Nb:
El Nb puede ser un elemento aleante y puede contribuir a aumentar la resistencia de la chapa de acero mediante el fortalecimiento de la precipitación, el fortalecimiento del grano fino mediante la supresión del crecimiento de un grano de cristal de ferrita y el fortalecimiento de la dislocación mediante la supresión de la recristalización. Si la cantidad añadida es inferior al 0,005 %, estos efectos pueden no obtenerse y, por lo tanto, se especifica un límite inferior del 0,005 %. Si este elemento está presente en más del 0,3 %, puede aumentar la cantidad de carbonitruro precipitado que deteriora la conformabilidad y, por lo tanto, se especifica un límite superior del 0,3 %. El contenido de Nb puede ser preferiblemente de 0,25 % o menos, más preferiblemente de 0,20 % o menos.
Ti:
El Ti puede ser un elemento aleante y puede contribuir a aumentar la resistencia de la chapa de acero mediante el fortalecimiento de la precipitación, el fortalecimiento del grano fino mediante la supresión del crecimiento de un grano de cristal de ferrita y el fortalecimiento de la dislocación mediante la supresión de la recristalización. Si la cantidad añadida es inferior al 0,005 %, estos efectos pueden no obtenerse y, por lo tanto, se especifica un límite inferior del 0,005 %. Si este elemento está presente en más del 0,3 %, puede aumentar la cantidad de carbonitruro precipitado que deteriora la conformabilidad y, por lo tanto, se especifica un límite superior del 0,3 %. El contenido de Ti puede ser preferiblemente del 0,25 % o menos, más preferiblemente del 0,20 % o menos.
V:
El V puede ser un elemento aleante y puede contribuir a aumentar la resistencia de la chapa de acero mediante el fortalecimiento de la precipitación, el fortalecimiento del grano fino mediante la supresión del crecimiento de un grano de cristal de ferrita y el fortalecimiento de la dislocación mediante la supresión de la recristalización. Si la cantidad añadida es inferior al 0,005 %, estos efectos pueden no obtenerse y, por lo tanto, se especifica un límite inferior del 0,005 %. Si este elemento está presente en más del 0,5 %, puede aumentar la cantidad de carbonitruro precipitado que deteriora la conformabilidad y, por lo tanto, se especifica un límite superior del 0,5 %. El contenido de V puede ser preferiblemente del 0,45 % o menos, más preferiblemente del 0,3 % o menos.
La adición de B en una cantidad del 0,0001 % o más, puede ser eficaz para reforzar un límite de grano o aumentar la resistencia del material de acero, pero si la cantidad añadida es superior al 0,01 %, no sólo puede invalidarse el efecto, sino que también puede reducirse la capacidad de fabricación durante la laminación en caliente y, por lo tanto, se especifica un límite superior del 0,01 %.
Puede añadirse un elemento o dos o más elementos seleccionados de Ca, Mg y REM en una cantidad total del 0,0005 al 0,04 %. Ca, Mg y REM pueden ser elementos utilizados para la desoxidación y se puede preferir que la chapa contenga uno o más de estos elementos en una cantidad total del 0,0005 % o más. En la presente memoria, REM es metal de tierras raras (del inglés Rare Earth Metal). Sin embargo, si el contenido total de Ca, Mg y REM supera el 0,04 %, se puede producir una degradación de la trabajabilidad de conformación. Por este motivo, el contenido total de los mismos se establece en un intervalo del 0,0005 al 0,04 %.
Incidentalmente, en la presente invención, se puede añadir REM en forma de metal de Misch en muchos casos, y puede haber un caso en el que esté presente una combinación de elementos de la serie de lantanoides además de La y Ce. Incluso, cuando están presentes dichos elementos de la serie de lantanoides distintos de La y Ce como impurezas inevitables, se pueden obtener los efectos de acuerdo con la presente invención. A este respecto, los efectos de acuerdo con la presente invención también se pueden obtener incluso cuando se añaden La y Ce metálicos.
La estructura del material de acero se puede describir a continuación.
En la chapa de acero de acuerdo con la presente invención, el contenido total de bainita y martensita debe ser del 40 % o más. La bainita y la martensita pueden ser necesarias para asegurar el alargamiento y la resistencia. El límite inferior de su porcentaje de contenido total se establece en el 40 %, porque si la fracción de volumen del contenido total es inferior al 40 %, el efecto es insuficiente.
La chapa de acero de acuerdo con la presente invención debe contener, en términos de fracción de volumen, del 8 al 60 % de austenita retenida. Al contener austenita retenida, se puede lograr al mismo tiempo un aumento de la resistencia y una mejora adicional de la ductilidad. Si la fracción de volumen es inferior al 8 %, el efecto anterior puede obtenerse con dificultad y, por lo tanto, se especifica un límite inferior del 8 % o más. Se especifica un límite superior del 60 % o menos, ya que, si su fracción de volumen supera el 60 %, la fracción de volumen de bainita o martensita sería inferior al 40 %, y no podría garantizarse un alargamiento y una resistencia suficientes. La fracción de volumen de austenita retenida (y) puede ser preferiblemente del 9 al 40 %, más preferiblemente del 10 al 30 %.
El contenido de ferrita debe ser inferior al 40 %. La ferrita puede aumentar la ductilidad, pero si el contenido es del 40 % o más, no se puede asegurar la resistencia. Como forma de ferrita, se puede incorporar la ferrita acicular además de la ferrita poligonal.
Además, la estructura inevitable del resto como se usa en la presente invención indica una estructura de perlita.
Con respecto a las fases de microestructura descritas anteriormente, ferrita, martensita, bainita, austenita, perlita y la estructura de equilibrio, se puede realizar la identificación, observación de la posición existente y la medición de la relación de área utilizando el reactivo Nital y un reactivo descrito en el documento de patente JP-A n°. 59-219473 para atacar químicamente la chapa de acero en el corte transversal en la dirección de laminación, o en el corte transversal en la dirección perpendicular a la dirección de laminación, y llevar a cabo una determinación cuantitativa por observación a través de un microscopio óptico con un aumento de 1.000 veces, y microscopios electrónicos de transmisión y de barrido con un aumento de 1.000 a 100.000 veces. Después de observar 20 o más campos visuales en cada caso, la relación de área de cada estructura se puede determinar mediante un método de conteo de puntos o un análisis de imagen.
La constitución de la capa galvanizada por inmersión en caliente se puede describir a continuación.
En la chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente de la presente invención, está presente una capa de compuesto intermetálico compuesta de Fe, Al, Zn e impurezas inevitables, con un espesor medio de 0,1 a 2 pm en la interfase entre la capa galvanizada en caliente y la chapa de acero subyacente. Además, el tamaño de grano cristalino del compuesto intermetálico es de 0,01 a 1 pm, la rugosidad media aritmética Ra de la superficie de la chapa de acero subyacente después de retirar la capa galvanizada por inmersión en caliente es de 0,1 a 2,0 pm, y la longitud media RSm del elemento de curva de contorno en la curva de rugosidad es de 5 a 300 pm.
El compuesto intermetálico formado por Fe, Al, Zn e impurezas inevitables puede ser necesario para suprimir una fractura de la chapa de acero subyacente. El motivo para ello puede no estar necesariamente claro, pero de acuerdo con el conocimiento de los autores de la presente invención, se puede suponer que la capa de compuesto intermetálico se agrieta de manera finamente dispersa durante el trabajo de flexión y, por lo tanto, produce un efecto de prevención de la concentración de tensión en la parte agrietada de la chapa de acero subyacente.
Como se muestra en la Figura 1, si el espesor de la capa de compuesto intermetálico es inferior a 0,1 pm, el efecto del compuesto puede ser bajo, mientras que, si el espesor supera los 2 pm, la capa de compuesto intermetálico propiamente dicha no se puede agrietar finamente y se puede generar una grieta local, haciendo imposible aliviar la concentración de la tensión. Por este motivo, el espesor de la capa de compuesto intermetálico es de 0,1 a 2 pm. El espesor puede ser preferiblemente de 0,2 a 1,5 pm, más preferiblemente de 0,4 a 1 pm.
Además, como se ve de manera similar en la Figura 1, el tamaño medio de grano de cristal del compuesto intermetálico debe ser de 0,01 a 1 pm. Si el tamaño medio del grano de cristal supera 1 pm, la capa de compuesto intermetálico puede no formar una grieta fina, pero puede formar una grieta de exfoliación local, y se puede producir fácilmente una concentración de tensión en esa parte. El tamaño de grano puede ser preferiblemente más pequeño, pero si el tamaño de grano es inferior a 0,01 pm, no sólo puede invalidarse el efecto del compuesto, sino que también puede aumentar la carga de producción para garantizar un espesor de 0,1 pm o más. Por este motivo, el tamaño de grano de cristal medio del compuesto intermetálico es de 0,01 a 1 pm. El tamaño medio de grano de cristal puede ser preferiblemente de 0,01 a 0,8 pm, más preferiblemente de 0,01 a 0,5 pm.
El procedimiento para medir el espesor de la capa de compuesto intermetálico puede incluir varios métodos e incluir, por ejemplo, el "Método de ensayo de corte transversal microscópico" (JIS H 8501). Este puede ser un método en el que el corte transversal de la muestra se embute en resina, se pule y luego, si se desea, se aplica ataque químico con un reactivo y la superficie pulida se analiza con un microscopio óptico, un microscopio electrónico de barrido (SEM), un microanalizador de haz de electrones. (EPMA) o similar para determinar el espesor.
En la presente invención, la muestra se embutió en Technovit 4002 (producida por Maruto Instrument Co., Ltd.), se pulió con papeles esmeriles (JIS R 6001) n°. 240, n°. 320, n°. 400, n°. 600, n°. 800 y n°. 1000 en este orden, y una parte de la cara pulida correspondiente a la capa galvanizada a la profundidad de 5 pm de la chapa de acero subyacente se observó con EPMa utilizando un análisis de línea a lo largo de una dirección perpendicular a la interfase entre la capa galvanizada y la chapa de acero subyacente, para así determinar el espesor.
A este respecto, el espesor de la capa de compuesto intermetálico usada en la presente memoria puede significar un valor obtenido al determinar el espesor de la capa de compuesto intermetálico en la capa galvanizada en 10 porciones arbitrarias separadas entre sí por 1 mm o más y promediando los espesores determinados de la capa de compuesto intermetálico. La composición y la estructura del compuesto intermetálico pueden ser diferentes de las de la fase Z (FeZn-13), la fase 81 (FeZnz), la fase r (Fe5Zn21) y la fase r (FeaZn-iü) que son las fases de aleación Fe, Zn y Fe-Zn. Por lo tanto, el compuesto intermetálico se puede identificar mediante el análisis utilizando EPMA, un método de difracción de rayos X (XRD), un microscopio electrónico de transmisión (TEM) o similar.
En la presente invención, el tipo de cada fase de aleación se identificó mediante análisis de TEM (el mismo análisis que los descritos, por ejemplo, por Hong, MN y Saka, H., en Proc. 4th Intern. Conf. On Zn and Zn Alloy Coated Steel Sheet, Galvatech '98, p. 248, 1998 y por Kato, T., Hong, MH, Nunome, K., Sasaki, K., Kuroda, K. y Saka, H., Thin Solid Films, 319, 132, 1998). Para detalles del método de análisis por TEM, estas publicaciones pueden consultarse, si se desea.
El tamaño de grano cristalino del compuesto intermetálico se puede medir mediante diversos métodos, pero en la presente invención, el tamaño de grano cristalino se puede medir mediante el siguiente método. En primero lugar, se puede producir una muestra sumergiendo la chapa de acero de la presente invención en ácido nítrico humeante para disolver y retirar la capa galvanizada por inmersión en caliente. El tiempo durante el cual se sumerge la chapa de acero puede variar dependiendo del espesor de la capa galvanizada, pero se puede generar una burbuja por una reacción de corrosión de la capa galvanizada durante la disolución, y la burbuja puede dejar de producirse cuando finaliza la disolución. Por lo tanto, la inmersión se puede detener al desaparecer la burbuja. Dado que el compuesto intermetálico puede ser difícil de disolver en el ácido nítrico humeante, el tamaño del grano cristalino del compuesto intermetálico restante se puede medir observando la superficie de la muestra después de disolver y retirar la capa galvanizada por medio de SEM con un aumento de 50.000 veces. Sin embargo, el tamaño de grano cristalino del compuesto intermetálico como se usa en la presente memoria puede significar un valor promedio de diámetros obtenidos al determinar el diámetro de un grano de cristal (cuando el grano de cristal es un grano poligonal, el diámetro de un círculo supone un círculo mínimo que incluye el grano de cristal) en 10 granos de cristal arbitrarios del compuesto intermetálico en el campo visual de observación por SEM).
Además, la superficie de la chapa de acero subyacente después de retirar la capa galvanizada por inmersión en caliente debe tener un cierto grado de rugosidad. El motivo puede ser que cuando la superficie de la chapa de acero subyacente es casi lisa, el efecto de anclaje de anclar la capa de compuesto intermetálico a la superficie de la chapa de acero subyacente puede ser insuficiente y la capa de compuesto intermetálico puede separarse fácilmente durante su uso, fallando en ofrecer cualquier efecto en la prevención de fracturas de la chapa de acero subyacente. Este efecto se puede ejercer cuando, como se muestra en la Figura 2, la rugosidad media aritmética Ra de la superficie de la chapa de acero subyacente es de 0,1 pm o más. Por otro lado, si Ra excede de 2 pm, la irregularidad puede producir una parte en la cual se concentra la tensión, dando como resultado, que pueda producirse fácilmente una fractura. Por este motivo, Ra es de 0,1 a 2,0 pm. Ra puede ser preferiblemente de 0,2 a 1,0 pm.
En la presente invención, la longitud media RSm del elemento de curva de contorno en la curva de rugosidad debe situarse en un intervalo determinado. Como se muestra en la Figura 2, si la RSm supera los 300 pm, la superficie puede volverse casi lisa y el efecto de anclaje puede ser insuficiente. La RSm puede ser preferiblemente más pequeña, pero si es inferior a 5 pm, el efecto de la misma puede invalidarse, y sólo puede implicar un aumento innecesario en el coste de producción. Por este motivo, la RSm es de 5 a 300 pm. La RSm puede ser preferiblemente de 10 a 200 pm.
Incidentalmente, Ra y RSm, como se usan en la presente memoria, pueden significar la rugosidad media aritmética y la longitud media del elemento de curva de rugosidad, respectivamente, que se definen en JIS B 0601.
En las mediciones de estos valores, la capa galvanizada se puede retirar tratando la chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente con un ácido clorhídrico que contiene inhibidores para exponer la superficie de la chapa de acero subyacente, y luego se puede medir la rugosidad de la superficie de la chapa de acero. Por ejemplo, en la presente invención, la chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente se sumergió en una disolución preparada añadiendo un 0,02 % de IBIT 700A (producido por Asahi Chemical Co., Ltd.) como inhibidor a una disolución acuosa de ácido clorhídrico al 5 %, por lo que se expuso la superficie de chapa de acero subyacente.
El tiempo durante el cual se sumerge la chapa de acero puede variar dependiendo del espesor de la capa galvanizada, pero se puede generar una burbuja por una reacción de corrosión de la capa galvanizada durante la disolución, y la burbuja puede dejar de producirse cuando finaliza la disolución. Por lo tanto, la inmersión se puede detener al desaparecer la burbuja. Debido a que la superficie de la chapa de acero subyacente puede ser difícil de disolver debido a la acción del inhibidor, se puede obtener una muestra con la superficie de la chapa de acero subyacente expuesta mediante el método anterior. Posteriormente, se midió la superficie para determinar Ra y RSm por Handy Surf E-40A (fabricado por Tokyo Seimitsu Co., Ltd.) en las condiciones de una longitud de evaluación de 4 mm y un valor de corte de 0,8 mm.
A continuación, se puede describir el procedimiento de producción de la chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente de alta resistencia con excelente conformabilidad de acuerdo con la presente invención. En la presente invención, el procedimiento de producción que precede a la laminación en caliente puede no limitarse particularmente. A saber, se pueden realizar diversos tipos de refinación secundaria posteriormente a la fundición en un alto horno, un horno eléctrico o similar, y posteriormente, el moldeo por colada se puede realizar mediante colada continua normal, colada mediante un método de lingotes, colada de desbaste delgado u otros métodos. En el caso de la colada continua, el acero se puede enfriar una vez a una temperatura baja, se calienta nuevamente y luego se lamina en caliente, o el desbaste colado se puede laminar en caliente de manera continua. Se puede utilizar chatarra para la materia prima.
Los efectos de acuerdo con la presente invención se pueden obtener sin especificar particularmente la temperatura de calentamiento del desbaste laminado en caliente. Sin embargo, una temperatura de calentamiento excesivamente alta puede no preferirse desde un punto de vista económico y, por lo tanto, el límite superior de la temperatura de calentamiento puede ser preferiblemente inferior a 1.300 °C. Además, si la temperatura de calentamiento es excesivamente baja, la temperatura de laminación de acabado apenas se puede controlar a una temperatura de Ar3 o más y, por lo tanto, la temperatura límite inferior puede ser preferiblemente de 1.100 °C.
Si la temperatura de laminación de acabado entra en la región bifásica de austenita ferrita, puede hacer que aumente la falta de uniformidad estructural en la chapa de acero lo cual deteriora la conformabilidad después del recocido. Por este motivo, la temperatura de laminación de acabado puede ser preferiblemente la temperatura Ar3 o más. Incidentalmente, la temperatura de Ar3 se puede calcular de acuerdo con la siguiente fórmula:
Ar3=901-325xC+33xSi-92x(Mn+Ni/2+Cr/2+Cu/2+Mo/2)
El enfriamiento después de la laminación puede no especificarse particularmente, y los efectos de acuerdo con la presente invención se pueden obtener incluso cuando se emplea un patrón de enfriamiento para realizar el control de la estructura que concuerde con los fines respectivos.
La temperatura de recogida debe ser de 700 °C o menos. Si la temperatura de recogida supera los 700 °C, no sólo se permite que haya una estructura gruesa de ferrita o perlita en la estructura laminada en caliente, lo que da lugar a un fallo en mantener la austenita retenida en el intervalo según la presente invención y, a su vez, obtener una chapa de acero subyacente dentro del alcance de la presente invención, sino que también la falta de uniformidad de la estructura después del recocido puede tender a hacerse mayor, lo que da lugar a un aumento de la anisotropía del material del producto final. En la presente invención, se puede preferir mejorar el equilibrio entre resistencia y ductilidad haciendo que la estructura después del recocido sea fina. Además, es posible que no se prefiera una temperatura de recogida superior a 700 °C, ya que el espesor de un óxido formado en la superficie de la chapa de acero puede aumentar excesivamente y, a su vez, el efecto de decapado puede ser bajo. Aunque los efectos de acuerdo con la presente invención se pueden obtener sin especificar particularmente el límite inferior, la absorción a una temperatura no superior a la temperatura ambiente puede ser técnicamente difícil y, por lo tanto, esta temperatura puede ser sustancialmente el límite inferior. Incidentalmente, en la laminación en caliente, la laminación de acabado se puede realizar de manera continua empalmando las chapas laminadas en bruto. Además, la chapa laminada en bruto se puede recoger una vez.
La chapa de acero después de la laminación en caliente se puede someter generalmente a la eliminación de incrustaciones en la superficie mediante un tratamiento de decapado. El decapado se puede realizar una vez, o el decapado se puede realizar en varias de partes.
La chapa de acero laminada en caliente después del decapado se suele laminar en frío. La relación de reducción por laminación puede ser preferiblemente del 40 al 80 %. Si la relación de reducción por laminación es inferior al 40 %, la forma apenas puede mantenerse plana o la ductilidad del producto final puede empeorar. Por otro lado, en el caso de laminación en frío con una relación de reducción de más del 80 %, la carga de laminación en frío puede ser excesivamente grande, y la laminación en frío puede hacerse difícil. Los efectos de acuerdo con la presente invención se pueden obtener sin especificar particularmente el número de pasadas de los cilindros y la relación de reducción por laminación de cada pasada. Sin embargo, la superficie de la chapa de acero después de la laminación en frio debe estar en un estado donde la rugosidad media aritmética Ra sea de 0,1 a 2,0 ^m y la longitud media RSm del elemento de la curva de contorno en la curva de rugosidad sea de 5 a 300 ^m. Para crear este estado, la superficie del cilindro de la caja final de laminación en frío se puede trabajar de manera que la rugosidad media aritmética Ra pase de 0,1 a 8,0 ^m y la longitud media RSm del elemento de curva de contorno en la curva de rugosidad pase de 5 a 1,200 ^m. Puede ser más preferible que un cilindro en una etapa antes de la caja de laminación final también trabaje para tener Ra y RSm en los mismos intervalos.
En la presente invención, la chapa de acero laminada en frío se puede someter normalmente a recocido y galvanizado en una línea continua de recocido y galvanizado. Aunque los efectos de acuerdo con la presente invención se pueden obtener sin especificar particularmente la velocidad de calentamiento durante la etapa a través de la línea, puede que no se prefiera una velocidad de calentamiento inferior a 0,5 °C/s, ya que la productividad puede verse muy afectada. Por otro lado, una velocidad de calentamiento que supere los 100 °C puede implicar una inversión de capital excesiva y puede no ser económicamente preferida.
En la presente invención, la temperatura máxima de calentamiento (temperatura de recocido) debe ser de 750 a 900 °C. Si la temperatura máxima de calentamiento es inferior a 750 °C, el carburo formado durante la laminación en caliente puede tardar demasiado tiempo en pasar nuevamente a un estado de disolución sólida, y éste o parte del mismo podría quedarse, dando como resultado el no poder garantizar una resistencia de 980 MPa o más, y no se obtendría una chapa de acero subyacente dentro del alcance de acuerdo con la presente invención. Por este motivo, el límite inferior de la temperatura máxima de calentamiento puede ser de 750 °C. Por otro lado, el calentamiento a temperaturas excesivamente altas puede no sólo implicar un aumento en el coste y ser desventajoso desde un punto de vista económico, sino que también puede inducir un problema como el deterioro de la forma de la chapa durante el paso de la chapa a través de la línea a una temperatura elevada o la disminución de la vida útil del cilindro. Por este motivo, el límite superior de la temperatura máxima de calentamiento puede ser de 900 °C.
El tiempo de tratamiento térmico en esta zona de temperatura puede no estar particularmente limitado, pero para lograr la disolución del carburo, puede preferirse un tratamiento térmico durante 10 segundos o más. Por otro lado, si el tiempo de tratamiento térmico supera los 600 segundos, puede implicar un aumento en el coste y, por lo tanto, dicho tiempo de tratamiento térmico puede no ser preferido desde un punto de vista económico. También en el tratamiento térmico, la retención isotérmica se puede realizar a la temperatura máxima de calentamiento, e incluso cuando se realiza un calentamiento por gradiente y, después de alcanzar la temperatura máxima de calentamiento, se inicia inmediatamente el enfriamiento, pudiéndose obtener los efectos de acuerdo con la presente invención.
Después de completar el recocido, la chapa de acero generalmente se puede enfriar a la temperatura de inmersión del baño galvánico. La velocidad media de enfriamiento desde la temperatura máxima de calentamiento hasta 750 °C puede ser preferiblemente de 0,1 a 200 °C/seg. Puede que no se prefiera una velocidad de enfriamiento de menos de 0,1 °C/s, ya que la productividad puede verse muy afectada. Un aumento excesivo en la velocidad de enfriamiento puede implicar un aumento en el coste de producción y, por lo tanto, el límite superior puede ser preferiblemente de 200 °C/seg.
En la presente invención, la velocidad de enfriamiento en el intervalo de 500 a 750 °C debe ser de 3 a 200 °C/seg. Si la velocidad de enfriamiento es demasiado baja, la austenita se puede transformar en una estructura de perlita en el procedimiento de enfriamiento, y difícilmente puede asegurarse la fracción de volumen de la austenita del 8 % o más. Por este motivo, el límite inferior puede ser de 3 °C/s o más. Incluso si la velocidad de enfriamiento aumenta, puede que no haya problemas en términos de calidad del acero, pero un aumento excesivo en la velocidad de enfriamiento puede implicar un aumento en el coste de producción y, por lo tanto, el límite superior puede ser preferiblemente de 200 °C/seg. El método de enfriamiento puede ser cualquier procedimiento de enfriamiento por cilindro, enfriamiento por aire, enfriamiento por agua y una combinación de los mismos.
Posteriormente, en la presente invención, la chapa de acero puede mantenerse a una temperatura de 350 a 500 °C durante 10 a 1.000 segundos para provocar la transformación de la bainita y estabilizar la austenita retenida. El límite superior de la temperatura de retención se puede ajustar a 500 °C, debido a que la transformación de la bainita puede tener lugar a no más de esa temperatura. Incidentalmente, si la chapa de acero se mantiene a una temperatura inferior a 350 °C, la transformación de la bainita puede tardar mucho tiempo y, a su vez, se puede requerir un equipo excesivamente grande, lo que daría lugar a una baja productividad. Por este motivo, la temperatura de retención debe ser de 350 a 500 °C. El límite inferior puede establecerse en 10 segundos, ya que mantenerla durante menos de 10 segundos puede no permitir que la transformación de la bainita se realice de manera suficiente, lo que hace imposible estabilizar la austenita retenida y obtener una excelente conformabilidad. Por otro lado, mantenerla durante más de 1.000 segundos puede provocar una reducción en la productividad y puede no preferirse. Incidentalmente, la retención puede no indicar sólo la retención isotérmica, sino que puede abarcar un enfriamiento o calentamiento gradual en esta zona de temperatura.
La temperatura de la chapa en la inmersión en el baño de galvanización puede ser preferiblemente desde una temperatura 40 °C más baja que la temperatura del baño de galvanización por inmersión en caliente hasta una temperatura 50 °C más alta que la temperatura del baño de galvanización por inmersión en caliente. Si la temperatura de la chapa de inmersión en el baño es inferior a (temperatura del baño de galvanización por inmersión en caliente-40) °C, no sólo la extracción de calor en la inmersión y la entrada en el baño de galvanización pueden ser grandes, lo que hace que la solidificación parcial del cinc fundido deteriore el aspecto del de galvanizado, sino que también es menos probable que se produzca la capa de compuesto intermetálico, lo cual es una característica esencial de la presente invención. Por este motivo, el límite inferior se establece en (temperatura del baño de galvanización por inmersión en caliente -40) °C. Sin embargo, incluso cuando la temperatura de la chapa antes de la inmersión es inferior (temperatura del baño de galvanización por inmersión en caliente-40) °C, la chapa de acero se puede recalentar antes de la inmersión en el baño de galvanización a una temperatura de chapa (temperatura del baño de galvanización por inmersión en caliente-40) °C o más y luego sumergir en el baño de galvanización. Por otro lado, si la temperatura de inmersión del baño de galvanización excede (la temperatura del baño de galvanización por inmersión en caliente 50) °C, se puede producir un problema en la operación, junto con el aumento de la temperatura del baño de galvanización. Un intervalo preferido puede tener un límite inferior de (temperatura del baño de galvanización por inmersión en caliente - 20) °C y un límite superior de (temperatura del baño de galvanización por inmersión en caliente 30) °C, y un intervalo más preferido puede tener un límite inferior de (temperatura del baño de galvanización por inmersión en caliente -10) °C y un límite superior de (temperatura del baño de galvanización por inmersión en caliente 20) °C.
Además del cinc puro, se debe añadir Al al baño de galvanización. En virtud de la adición de Al, se puede producir un compuesto intermetálico compuesto de Fe, Al y Zn, que es un requisito esencial de la presente invención. Incidentalmente, el baño de revestimiento puede contener Fe, Al, Mg, Mn, Si, Cr y similares, además de cinc puro.
La atmósfera en el momento de sumergir la chapa de acero en el baño de galvanización es una atmósfera de nitrógeno con un contenido de nitrógeno del 95 % en volumen o más, en la que el valor logarítmico logarítmico (Ph2o/Ph2) de la presión parcial del hidrógeno Ph2 con respecto a la presión parcial del vapor de agua Ph2o es de -5 a -2. Si el valor logarítmico (Ph2o/Ph2) es menor que -5, es posible que no se prefiera desde el punto de vista económico y, además, la reactividad en la superficie de la chapa de acero o en la superficie del baño de galvanización puede aumentar y permitir una formación gruesa de una capa de aleación de Fe-Zn quebradiza, y la adherencia del galvanizado durante el uso puede ser mala. Por otro lado, si el valor logarítmico (Ph2o/Ph2) es superior a -2, se puede formar un óxido de Zn en la superficie del baño de galvanización e inhibir la formación del compuesto intermetálico formado por Fe, Al y Zn puede ser insuficiente, y como resultado, no sólo no se puede obtener un galvanizado dentro del alcance de acuerdo con la presente invención, sino que también el galvanizado no se puede adherir a la chapa de acero, lo que da lugar a un desgalvanizado. Si el contenido de nitrógeno es inferior al 95 % en volumen, la proporción de vapor de agua e hidrógeno en la atmósfera puede aumentar, lo que puede no ser preferible en vista de la rentabilidad y la seguridad. Un aumento en la proporción de hidrógeno en la atmósfera puede causar la fragilidad de la chapa de acero y la reducción de la ductilidad y, por lo tanto, no se prefiere. La atmósfera en el momento de sumergir la chapa de acero en el baño de galvanización como se usa en la presente memoria, puede significar una atmósfera en el horno de al menos 10 segundos o más antes de la inmersión en el baño de galvanización, en función del momento en el que la chapa de acero se sumerge en el baño de galvanización, y puede significar toda la atmósfera en el período de tiempo máximo desde el recocido hasta la inmersión en el baño de galvanización en una línea continua de recocido y galvanización.
Con el fin de controlar las propiedades de la capa galvanizada, el baño de galvanización por inmersión en caliente es un baño de galvanización que tiene una concentración de Al WAi y una concentración de Fe WFe que cumple, en % en masa, las siguientes expresiones relacionales (1) y (2):
0,01<WFe<0,05 (1)
0, 07< (WA1-WFe)<0,30 (2)
Si WFe es menor que 0,01, puede formarse una capa de aleación gruesa de Zn-Fe quebradiza en la interfase entre la capa galvanizada y la chapa de acero, y la adherencia del revestimiento durante el uso puede ser mala. Si WFe es mayor que 0,05, se puede formar una capa gruesa de un compuesto intermetálico formado por Fe, Al y Zn, y es probable que se produzca una grieta en la propia capa de compuesto intermetálico y, además, se puede formar escoria de Fe2Al5 en la parte superior durante el baño de galvanización, de modo que se produce una marca de indentación o una parte sin galvanizar, por lo que se deteriora el aspecto después de la galvanización.
El motivo por el cual (WArWFe) se establece para que sea de 0,07 o más a 0,30 o menos, es porque si (WArWFe) es menor que 0,07, se puede formar una capa de aleación gruesa de Zn-Fe quebradiza en la interfase entre la capa de galvanización y la chapa de acero, dando lugar a que la adherencia del revestimiento durante el uso pueda ser deficiente. Por otro lado, si (WAl-WFe) es mayor que 0,30, se puede formar una capa gruesa de un compuesto intermetálico formado por Fe, Al y Zn, y es probable que se produzca una grieta en la propia capa de compuesto intermetálico.
El material de la chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente de alta resistencia y excelente conformabilidad de acuerdo con la presente invención se puede producir, en principio, a través de las etapas normales de fabricación de hierro tales como afino, fabricación de acero, moldeo por colada, laminación en caliente y laminación en frío, aunque los efectos de acuerdo con la presente invención se pueden obtener incluso con un material producido omitiendo parcial o totalmente estas etapas, siempre que se cumplan las condiciones de acuerdo con la presente invención.
Ejemplos
A continuación, la presente invención se describe con más detalle.
Un desbaste con los componentes mostrados en la Tabla 1 se calentó a 1.200 °C, se enfrió con agua en una zona de enfriamiento con agua y luego se recogió a la temperatura mostrada en la Tabla 2. El espesor de la chapa laminada en caliente se ajustó en el intervalo de 2 a 4,5 mm.
La chapa laminada en caliente se decapó y luego se laminó en frío hasta alcanzar un espesor de chapa de 1,2 mm después de la laminación en frío, por lo que se obtuvo una chapa laminada en frío. La siguiente Tabla 2 muestra Ra y RSm de la superficie de un cilindro en la caja de laminación final, y la superficie de un cilindro, justo antes de la caja de laminación final, que se usarán en esta operación.
Posteriormente, la lámina laminada en frío se sometió a un tratamiento térmico y a un tratamiento de galvanización por inmersión en caliente en las condiciones que se muestran en la Tabla 2, en una línea continua de galvanización por inmersión en caliente, y la chapa de acero se enfrió a la velocidad de enfriamiento mostrada en la Tabla 2, desde la temperatura de recocido hasta una temperatura de 500 a 750 °C, luego se mantuvo a una temperatura de 350 a 500 °C durante un período 5 a 300 segundos, se sumergió en un baño de galvanización controlado en condiciones predeterminadas y después se enfrió a temperatura ambiente. Finalmente, la chapa de acero obtenida se laminó con un cilindro de acabado con una relación de reducción por laminación del 0,4 %. En este momento, el peso del galvanizado se estableció en aproximadamente 45 g/m2 en ambas superficies.
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En el ensayo de tracción, se tomó una muestra de una pieza de ensayo JIS n°. 5 en las direcciones perpendicular y paralela a la dirección de laminación de la chapa de 1,2 mm de espesor y se evaluó sus propiedades de resistencia a la tracción. A partir del valor de alargamiento obtenido, se calculó la diferencia (AEl) entre el alargamiento (L-E1) cuando se realizó un ensayo de tracción en la dirección paralela a la dirección de laminación, y el alargamiento (C-El) cuando el ensayo de tracción se realizó en la dirección perpendicular a la dirección de laminación. En cada muestra, el ensayo de tracción se realizó en 5 chapas y, al determinar la media de los valores, la resistencia a la tracción (TS) se calculó a partir del valor medio. Incidentalmente, con respecto a la chapa de acero que tiene una gran anisotropía del material, el valor de alargamiento tendió a variar.
En cuanto a la conformabilidad, una chapa de acero cortada en 40 * 100 mm en una posición arbitraria en una dirección arbitraria se dobló a 120 ° (radio de curvatura R = 3 mm), se observó una zona de 200 pm * 200 pm en la superficie lateral convexa de la parte doblada mediante un microscopio electrónico de barrido en 10 partes que diferían entre sí, y la evaluación se realizó de acuerdo con los siguientes criterios contando, de 10 partes, el número de partes en las que se observó una grieta. "A", "B" y "C" fueron Ejemplo, y "D" fue Ejemplo Comparativo.
A: una grieta en 0 parte (apto)
B: una grieta en 1 a 2 partes (apto)
C: Una grieta en 3 a 5 partes (apto)
D: una grieta en 6 a 10 partes (no apto)
Aplicabilidad industrial
De acuerdo con la presente invención, se puede proporcionar una chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente de alta resistencia y excelente conformabilidad. La producción de la chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente de alta resistencia puede ser relativamente fácil y se puede realizar de manera estable. Por lo tanto, la chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente de alta resistencia de acuerdo con la presente invención puede ser óptima, particularmente como chapa de acero para automóviles que persiguen una reducción de peso en los últimos años, y su valor industrial puede ser notablemente alto.

Claims (4)

REIVINDICACIONES
1. Una chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente, que es una chapa de acero que comprende, en % en masa,
C: del 0,10 al 0,4 %,
Si: del 0,01 al 0,5 %,
Mn: del 1,0 al 3,0 %,
O: 0,006 % o menos,
P: 0,04 % o menos,
S: 0,01 % o menos,
Al: del 0,1 al 3,0 %,
N: 0,01 % o menos,
y opcionalmente uno o dos o más elementos de
Cr: del 0,05 al 1,0 %,
Ni: del 0,05 al 1,0 %,
Cu: del 0,05 al 1,0 %,
Nb: del 0,005 al 0,3 %,
Ti: del 0,005 al 0,3 %,
V: del 0,005 al 0,5 %,
B: del 0,0001 al 0,01 %,
Ca: del 0,0005 al 0,04 %,
Mg: del 0,0005 al 0,04 %,
La: del 0,0005 al 0,04 %,
Ce: del 0,0005 al 0,04 %, y
Y: del 0,0005 al 0,04 %,
siendo el resto Fe e impurezas inevitables,
en donde la estructura de la chapa de acero comprende, además, en términos de fracción de volumen, 40 % o más del contenido total de bainita y martensita, del 8 al 60 % de austenita retenida, y menos del 40 % de ferrita, siendo el resto una estructura inevitable, y la aleación de galvanización por inmersión en caliente se aplica a la superficie de la chapa de acero, y la chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente tiene una capa de un compuesto intermetálico formado por Fe, Al, Zn e impurezas inevitables en la interfase entre la capa de galvanizado en caliente y la chapa de acero subyacente, el espesor medio de la capa de compuesto intermetálico es de 0,1 a 2 pm o menos, y el tamaño de grano cristalino del compuesto intermetálico es de 0,01 o más a 1 pm o menos, y la rugosidad media aritmética Ra de la superficie de la chapa de acero subyacente después de retirar la capa galvanizada por inmersión en caliente es de 0,1 o más a 2,0 pm o menos, y la longitud media RSm del elemento de la curva de contorno en la curva de rugosidad es de 5 o más a 300 pm o menos.
2. La chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la chapa de acero comprende además un elemento o dos o más elementos de, en % en masa,
Cr: del 0,05 al 1,0 %,
Ni: del 0,05 al 1,0 %,
Cu: del 0,05 al 1,0 %,
Nb: del 0,005 al 0,3 %,
Ti: del 0,005 al 0,3 %,
V: del 0,005 al 0,5 %,
B: del 0,0001 al 0,01 %,
Ca: del 0,0005 al 0,04 %,
Mg: del 0,0005 al 0,04 %,
La: del 0,0005 al 0,04 %,
Ce: del 0,0005 al 0,04 %, y
Y: del 0,0005 al 0,04 %.
3. Un procedimiento para producir una chapa de acero galvanizado en caliente, que comprende:
calentar un material de acero que comprende, en % en masa,
C: del 0,10 al 0,4 %,
Si: del 0,01 al 0,5 %,
Mn: del 1,0 al 3,0 %,
O: 0,006 % o menos,
P: 0,04 % o menos,
S: 0,01 % o menos,
Al: del 0,1 al 3,0 %,
N: 0,01 % o menos,
y opcionalmente uno o dos o más elementos de
Cr: del 0,05 al 1,0 %,
Ni: del 0,05 al 1,0 %,
Cu: del 0,05 al 1,0 %,
Nb: del 0,005 al 0,3 %,
Ti: del 0,005 al 0,3 %,
V: del 0,005 al 0,5 %,
B: del 0,0001 al 0,01 %,
Ca: del 0,0005 al 0,04 %,
Mg: del 0,0005 al 0,04 %,
La: del 0,0005 al 0,04 %,
Ce: del 0,0005 al 0,04 %, y
Y: del 0,0005 al 0,04 %,
siendo el resto Fe e impurezas inevitables, a una temperatura de 1.100 a 1.300 °C y luego someter la chapa de acero a un tratamiento de laminación en caliente a una temperatura de laminación de acabado de temperatura Ar3 o más; recoger la chapa de acero laminada en caliente a una temperatura de recogida de 700 °C o menos y luego laminar en frío la chapa de acero;
recocer la chapa de acero laminada en frío a una temperatura de calentamiento máxima de 750 a 900 °C; enfriar la chapa de acero recocida hasta una temperatura de inmersión en baño galvánico a una velocidad de enfriamiento de 3 a 200 °C/s en el intervalo de 500 a 750 °C y luego mantener la chapa de acero a una temperatura de 350 a 500 °C durante un período de tiempo de 10 a 1.000 segundos;
realizar un tratamiento de galvanizado sumergiendo la chapa de acero en un baño de galvanización por inmersión en caliente que tiene una concentración de Al Wa1 y una concentración de Fe WFe que cumplen, en % en masa, las siguientes expresiones relacionales (1) y (2), a un intervalo de temperatura de chapa de acero, durante inmersión en un baño galvánico, desde una temperatura 40 °C más baja que la temperatura del baño de galvanización en caliente hasta una temperatura 50 °C más alta que la temperatura del baño de galvanización en caliente, en una atmósfera de nitrógeno con un contenido de nitrógeno del 95 % en masa o más, en el que el valor de logaritmo log (Ph2o/Ph2) de la relación entre la presión parcial de hidrógeno Ph2 y la presión parcial de vapor de agua Ph2o es de -5 a -2:
0 , 01<WFe< 0 , 05 ( 1)
0, 07<(WAi~WFe) < 0 , 30 (2)
en la superficie del cilindro de la caja de laminación final en la laminación en frío, la rugosidad media aritmética Ra es de 0,1 o más a 8,0 pm o menos, y la longitud media RSm del elemento de la curva de contorno en la curva de rugosidad es de 5 o más a 1.200 pm o menos,
en donde Ar3=901-325*C+33xSi-92x(Mn+N¡/2+Cr/2+Cu/2+Mo/2), en donde C, Si, Mn, Ni, Cr, Cu y Mo indican el contenido (% en masa) de los componentes respectivos y se toma el valor 0 cuando el componente no está presente.
4. El procedimiento para producir una chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente de alta resistencia de acuerdo con la reivindicación 3, en donde en la superficie de un cilindro en una etapa antes de la caja de laminación final en la laminación en frío, la rugosidad media aritmética Ra es de 0,1 o más a 8,0 pm o menos, y la longitud media RSm del elemento de curva de contorno en la curva de rugosidad es de 5 o más a 1.200 pm o menos.
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