ES2732799T3

ES2732799T3 - Chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente y método de fabricación de la misma

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Publication number: ES2732799T3
Application number: ES12834953T
Authority: ES
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2019-11-26
Anticipated expiration: 2032-09-28
Also published as: JP5569647B2; PL2762600T3; MX373591B; MX2014003716A; TWI500780B; US20140234657A1; RU2566131C1; CA2850044C; EP2762600A1; KR20160075850A; ZA201402259B; CN103827341B; KR101935112B1; KR101951081B1; KR20140068122A; EP2762600A4; TW201319268A; WO2013047820A1; EP2762600B1; CA2850044A1

Abstract

Una chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente que comprende: una chapa de acero; y una capa metalizada sobre una superficie de la chapa de acero, en la que la capa de acero contiene, en % en masa, C: igual o más de un 0,05 % y menos de un 0,40 %, Si: de un 0,5 % a un 3,0 %, Mn: de un 1,5 % a un 3,0 %, O: limitado a un 0,006 % o menos, P: limitado a un 0,04 % o menos, S: limitado a un 0,01 % o menos, Al: limitado a un 2,0 % o menos, N: limitado a un 0,01 % o menos, y opcionalmente, uno o dos o más de Cr: de un 0,05 % a un 1,0 %, Mo: de un 0,01 % a un 1,0 %, Ni: de un 0,05 % a un 1,0 %, Cu: de un 0,05 % a un 1,0 %, Nb: de un 0,005 % a un 0,3 %, Ti: de un 0,005 % a un 0,3 %, V: de un 0,005 % a un 0,5 %, B: de un 0,0001 % a un 0,01 %, Ca: de un 0,0005 % a un 0,04 %, Mg: de un 0,0005 % a un 0,04 %, y REM: de un 0,0005 % a un 0,04 %, y el resto que incluye Fe e impurezas inevitables, en la que la microestructura de la chapa de acero contiene, en fracción en volumen, igual o más de un 20 % e igual o menos de un 99 % en total de uno o dos de una martensita y una bainita, y una estructura residual que incluye una ferrita, y uno o dos de una austenita residual de menos de un 8 % en fracción en volumen, y una perlita de igual o menos de un 10 % en fracción en volumen, en la que la resistencia de tracción de la chapa de acero es igual o mayor que 980 MPa, en la que la capa metalizada es una capa galvanizada por inmersión en caliente que contiene óxidos que incluyen uno o dos o más de Si, Mn y Al, contiene igual o menos de un 15 % en masa de Fe, y el resto que incluye Zn, Al e impurezas inevitables, en la que cuando se observa un corte transversal que incluye la chapa de acero y la capa galvanizada por inmersión en caliente en la dirección de espesor de la chapa, la relación de área proyectada que es la relación de área obtenida dividiendo la longitud de los óxidos proyectados en la interfaz entre la capa galvanizada por inmersión en caliente y la chapa de acero entre la longitud de la interfaz entre la capa galvanizada por inmersión en caliente y la chapa de acero, es igual o mayor que un 10 % e igual o menor que un 90 %, y en la que la relación de área proyectada es un promedio de valores medidos a 5 campos visuales con un aumento

Description

DESCRIPCIÓN

Chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente y método de fabricación de la misma

Campo técnico de la invención

La presente invención se refiere a una chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente que tiene una resistencia de tracción (TS) igual o mayor que 980 MPa y tiene excelente adhesión de metalizado y resistencia a la fractura retardada. La chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente de acuerdo con la presente invención es apropiada para un miembro estructural, un miembro de refuerzo y un miembro de suspensión de un vehículo. La chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente de acuerdo con la presente invención indica una chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente y una chapa de acero galva-recocida.

Técnica anterior

El ahorro de peso de los miembros de un vehículo, tal como un miembro cruzado o un miembro lateral, está siendo objeto de revisión para hacer frente a las tendencias actuales relativas a reducción del consumo de combustible, y la la elevada consolidación de las chapas de acero se encuentra en curso, desde el punto de vista de garantizar la resistencia y la seguridad en caso de colisión, incluso si se adelgaza el material, es decir, aunque se puedan usar chapas de acero. Entre ellas, para los miembros estructurales tales como un refuerzo de parachoques o un pilar central, se usa una chapa de acero que tenga una resistencia de tracción de clase de 980 MPa (que tenga una resistencia de tracción igual o mayor que 980 MPa), y resulta deseable el desarrollo de una chapa de acero que tenga una resistencia más elevada en el futuro. No obstante, cuando se considera la aplicación de la chapa de acero que tiene una resistencia de tracción de 980 MPa o mayor a un miembro para un vehículo, se requiere una resistencia a la fractura retardada además de propiedades tales como resistencia y operabilidad. La resistencia retardada está provocada por la tensión aplicada al acero o la fragilidad por hidrógeno, y es un fenómeno en el que la fractura de la estructura tiene lugar debido a la difusión y acumulación de hidrógeno en una parte de concentración de tensión del acero usado como estructura. Como fenómeno provocado por la fractura retardada, existe, por ejemplo, un fenómeno en el que un miembro, tal como un alambre de acero y hormigón pre-tensionado (alambre de acero PC) o un tornillo usado en un estado en el que se opera a elevada tensión, se fractura de forma súbita.

En la técnica relacionada, el problema de la chapa de acero con respecto a la fragilidad por hidrógeno es leve ya que, (1) aunque penetra hidrógeno, éste se libera en un corto período de tiempo ya que el espesor de lámina es reducido y, (2) no se usa sustancialmente una chapa de acero que tenga resistencia de tracción igual o mayor que 900 MPa para priorizar la operabilidad. No obstante, debido a que se requiere una aplicación rápida de la chapa de acero de elevada resistencia, es necesario desarrollar una chapa de acero de alta resistencia que tenga excelente resistencia frente a la fragilidad por hidrógeno.

Se ha descubierto que la fractura retardada tiene una estrecha relación con el hidrógeno que penetra en el acero procedente del entorno. Debido a que el hidrógeno penetra en el acero procedente del entorno, existen varios tipos de hidrógeno tales como el hidrógeno presente en la atmósfera o el hidrógeno generado bajo un entorno corrosivo. En todos los casos, cuando el hidrógeno penetra en el acero, esto puede provocar una fractura retardada. Por consiguiente, con respecto al uso del entorno de acero, es preferible usar la chapa de acero en un entorno sin hidrógeno. No obstante, cuando se considera la aplicación del acero a una estructura o un vehículo, ya que el acero se usa en exteriores, no resulta posible evitar la entrada de hidrógeno.

Debido a la tensión que actúa sobre el acero usado como estructura, existe tensión aplicada a la estructura, o tensión residual que es parte de la tensión generada cuando se forma la estructura restante en el interior del acero. En particular, en una estructura tal como una chapa de acero para vehículo que se usa como miembro tras la conformación, la tensión residual es un problema significativo, en comparación con una chapa o barra de acero que se usa como tal, sustancialmente sin deformación con respecto a un producto tal como un tornillo o una plancha. Por consiguiente, cuando tiene lugar la formación de la chapa de acero que tiene el problema de fractura retardada, resulta deseable usar un método de formación de la chapa de acero de manera que no quede tensión residual en la misma.

Por ejemplo, el Documento de Patente 1 divulga un método de conformación en prensa en caliente de una chapa metálica, que incluye el calentamiento de la chapa de acero a una temperatura elevada para llevar a cabo el procesado, y posterior templado de la chapa de acero usando un troquel para llevar a cabo una elevada consolidación. En el presente método, se procesa un acero a temperatura elevada. Por consiguiente, se recupera la dislocación introducida en el momento del procesado que provoca la tensión residual, o tiene lugar la transformación tras el procesado para reducir la tensión residual. Como resultado de ello, no queda sustancialmente ninguna tensión residual. Por consiguiente, como se ha descrito anteriormente, se lleva a cabo el procesado en caliente, posteriormente se consolida la chapa de acero con templado, y por tanto se mejora la resistencia a la fractura retardada.

No obstante, en la tecnología del Documento de Patente 1, resulta necesario calentar la chapa de acero objeto de procesado por medio de tratamiento térmico, y la productividad se ve degradada. Además, debido a que es necesario instalar un horno de calentamiento, no resulta rentable.

Además, en un proceso mecánico tal como corte o perforación, debido a que la tensión residual es sobre una superficie de corte, esto puede provocar la fractura retardada. Por consiguiente, cuando tiene lugar el procesado de la chapa de acero de elevada resistencia que tiene una resistencia de tracción igual o mayor que 980 MPa, se evita la generación de tensión residual por medio del uso de un método que emplea un láser para el corte, en el que no se lleva a cabo un proceso mecánico directo. No obstante, el corte con láser resulta costoso, en comparación con el corte por cizalladura o la perforación.

Con respecto a los problemas, en los campos de barras de acero o varillas de acero y planchas de acero, se ha desarrollado un acero capaz de evitar la fractura retardada a través de la mejora de la resistencia frente a la fragilidad por hidrógeno. Por ejemplo, el Documento 1 que no es patente divulga un tornillo de alta resistencia obtenido por medio de templado de un acero con una fase individual de austenita a una temperatura elevada, de modo que el acero presenta una estructura de fase individual de martensita, y posteriormente llevando a cabo el tratamiento de atemperado, para dar lugar de manera consiguiente a un precipitado fino de un elemento aditivo tal como Cr, Mo o V, que muestra resistencia al reblandecimiento por atemperado para dar lugar a martensita, y con el fin de mejorar la resistencia a la fragilidad por hidrógeno del acero. En este tornillo de alta resistencia, se evita el hidrógeno que penetra en el acero, que difunde y se concentra en una parte que es el origen de fractura retardada en la cual tiene lugar la concentración de tensión, usando un fenómeno en el que el hidrógeno que penetra en el acero queda retenido alrededor de VC o similar, precipitando de manera consiguiente en la martensita. En la técnica anterior se ha desarrollado una chapa de acero que tiene elevada resistencia y excelente resistencia frente a la fractura retardada, usando dicho mecanismo.

La mejora de la resistencia frente a la fractura retardada usando un punto de retención hidrógeno tal como VC o similar se lleva a cabo por medio de la precipitación consiguiente de estos precipitados en la estructura de martensita. Por consiguiente, resulta esencial precipitar de forma consiguiente dichos precipitados en la estructura. No obstante, la precipitación de dichos precipitados da como resultado un problema de aptitud de fabricación, ya que es necesario llevar a cabo un tratamiento térmico de precipitación durante varias horas o más prolongado. Es decir, en la chapa de acero fabricada usando el equipo de fabricación general de la chapa de acero tal como un equipo de templado continuo o un equipo de galvanizado continuo, debido a que el control de la microestructura se lleva a cabo durante un corto período de tiempo, tal como aproximadamente varias decenas de minutos, resulta difícil obtener un efecto de mejora de la resistencia a la fractura retardada con los precipitados.

Además, en caso de usar precipitados formados en un proceso de laminado en caliente, aunque se forman los precipitados en el procesado de laminado en caliente, se procesa la chapa de acero en el momento del laminado en frío después de eso, y tiene lugar el desarrollo de la cristalización en el momento del templado continuo, y, por consiguiente, se pierde la relación de orientación entre los precipitados y la ferrita y la martensita que son una fase parental. Es decir, los precipitados se presentan como precipitados no consistentes. Como resultado de ello, la resistencia a la fractura retardada de la chapa de acero obtenida se ve significativamente reducida.

En general, la estructura de la chapa de acero de alta resistencia en la que puede tener lugar la fractura retardada es una estructura que tiene martensita como constituyente principal. Debido a que la temperatura a la cual se forma la estructura de martensita es una temperatura baja, los precipitados destinados a ser puntos de retención de hidrógeno tal como VC y similares no se pueden precipitar en un intervalo de temperaturas en el que tiene lugar la formación de la estructura de martensita. Es decir, en caso de pretender la mejora de la resistencia a la fractura retardada por medio de la retención de hidrógeno de los precipitados consistentes tal como VC o similares en la chapa de acero, tras la formación de una estructura del acero una vez con el equipo de templado continuo o el equipo de galvanizado continuo, resulta necesario llevar a cabo de forma adicional el tratamiento térmico y generar los precipitados, y por tanto los costes de fabricación aumentan de forma significativa. Además, si el tratamiento térmico se lleva a cabo adicionalmente en la estructura que incluye martensita como constituyente principal, la estructura se reblandece y la resistencia disminuye. Por consiguiente, resulta difícil usar los precipitados consistentes tales como VC con el fin de mejorar la resistencia a la fractura retardada con respecto a la chapa de acero de alta resistencia. Además, el acero divulgado en el Documento 1 que no es patente tiene un contenido de C igual o mayor que un 0,4 % y contiene un número elevado de elementos de aleación, y por consiguiente su operabilidad y soldabilidad no resultan suficientes para una chapa de acero.

El Documento de Patente 2 divulga una chapa de acero en la que se reducen los defectos por hidrógeno por medio de óxidos que tienen Ti y Mg como constituyentes principales. No obstante, en la chapa de acero divulgada, los defectos de hidrógeno generados por el hidrógeno retenido en el acero en el momento de la fabricación simplemente se reducen, y no se considera para nada la resistencia frente a la fragilidad por hidrógeno (resistencia a la fractura retardada). Además, no se considera para nada la compatibilidad de la elevada aptitud de conformación y la resistencia frente a la fragilidad por hidrógeno (resistencia a la fractura retardada) necesarias para la plancha de acero.

Con respecto al problema de la fragilidad por hidrógeno de la plancha de acero, por ejemplo, se presenta el aumento de fragilidad por hidrógeno provocado por la transformación inducida por deformación de una cantidad residual de austenita en el Documento 2 que no es patente. En el presente documento, se considera la formación de la chapa de acero, pero el presente documento divulga una regulación de la cantidad residual de austenita para no degradar la resistencia a la fragilidad por hidrógeno. Es decir, esto hace referencia a una chapa de acero de alta resistencia que tiene una estructura especificada y no se puede afirmar que esto sea una medida fundamental para la mejora de la resistencia a la fragilidad por hidrógeno.

Documento de la técnica anterior

Documento de patente

Documento de patente 1. Solicitud de patente japonesa no examinada, primera publicación N.° 2002-18531.

Documento de patente 2. Solicitud de patente japonesa no examinada, primera publicación N.° H11-293383.

Documento que no es patente

Documento 1 que no es patente. Nuevos desarrollos en el esclarecimiento de la fractura retardada, The Iron and Steel Institute of Japan, publicado en enero de 1997.

Documento 2 que no es patente. CAMP-ISIJ, vol. 5, N.° 6, páginas 1839-1842, Yamazaki et al., octubre 1992, publicado por The Iron and Steel Institute of Japan.

Documento 3 que no es patente. Materia, Japan Institute of Metals Bulletin, Volumen 44, N.° 3 (2005) p 254-256. El documento JP 2011 111673 A divulga una chapa de acero laminada en frío de alta resistencia que tiene elevada resistencia y excelente operabilidad, en la que la resistencia máxima a la tracción es > 900 MPas y la propiedad de corte mecánico es excelente. La chapa de acero tiene componentes de acero que comprenden, en masa, de un 0,07 a un 0,25 % de C, de un 0,3 a un 2,50 % de Si, de un 1,5 a un 3,0 % de Mn, de un 0,005 a un 0,07 % de Ti, de un 0,0001 a un 0,01 % de B, de un 0,001 a un 0,03 % de P, de un 0,0001 a un 0,01 % de S, < 0,60 % de Al, de un 0,0005 a un 0,0100 % de N y de un 0,0005 a un 0,007 % de O, y el equilibrio hierro con impurezas inevitables, y tiene una estructura de chapa de acero en la que, en la capa superficial de la chapa de acero principalmente formada por martensita y ferrita, los óxidos que contienen Si están presentes para que tengan una distribución de > 2x106 (piezas/mm2) en las fronteras de grano del cristal de < 4 pm en la capa superficial de la chapa de acero o en los granos de cristal o en ambos.

El documento JP 2007 270176 A divulga una chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente excelente en cuanto a aspecto superficial y adhesión a una capa metalizada, incluso cuando el material de base de la chapa de acero contiene Si, Mn y Al. La chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente tiene una capa metalizada que contiene, en masa, un 3,0-20,0 % de Fe y un 0,001-0,5 % de Al, y el equilibrio Zn con impurezas inevitables sobre la superficie de la chapa de acero que contiene, en masa, un 0,001-0,3 % de C, un 0,001-3,0 % de Si, un 0,1-3,0 % de Mn, un 0,001-2,0 % de Al, un 0,0001-0,3 de P, un 0,0001-0,1 de S y un 0,0001-0,007 de N, y el equilibrio Fe con impurezas inevitables. La capa metalizada contiene un óxido en forma de capas que contiene uno o más de Si, Mn y Al.

Divulgación de la invención

Problemas a solucionar por medio de la invención

La presente invención se ha llevado a cabo al tiempo que se tienen en consideración los problemas anteriormente mencionados. Es decir, un objetivo de la presente invención consiste en proporcionar una chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente que tenga una elevada resistencia de tracción (TS) igual o mayor que 980 MPa y tenga excelente adhesión de metalizado y resistencia a la fractura retardada, y un método de fabricación de la misma. La chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente también tiene aptitud de conformación (estiramiento, aptitud de plegado y aptitud de expansión de huecos) particularmente apropiada para un miembro estructural, un miembro de refuerzo y un miembro de suspensión de un vehículo.

En caso de aplicar la chapa de acero a los miembros descritos anteriormente, de manera deseable TS x EL es igual o mayor que 10000 MPa % y de manera deseable TS x A es igual o mayor que 20000 MPa %.

Además, en caso de aplicar la chapa de acero a un miembro en el que se requiere de forma particular estiramiento, de manera deseable Ts x EL es igual o mayor que 14000 MPa %, de manera más deseable igual o mayor que 15000 MPa % e incluso de manera más deseable igual o mayor que 160000 MPa %.

Además, en caso de aplicar la chapa de acero a un miembro tal como un refuerzo de parachoques en el que se requiere de forma particular aptitud de plegado, TS x A correlacionado con la aptitud de plegado es de manera deseable igual o mayor que 30000 MPa %. TS x A es de manera más deseable igual o mayor que 40000 MPa %, e incluso de manera más deseable igual o mayor que 50000 MPa %.

Medios para solucionar el problema

Como resultado de la investigación, los presentes inventores han descubierto que la resistencia a la fractura retardada se puede mejorar llevando a cabo un metalizado tal y como se describe posteriormente sobre una superficie de la chapa de acero, como método para mejorar la resistencia a la fractura retardada sin afectar al material de acero. Específicamente, los inventores han descubierto que, por medio de la dispersión de óxidos que contienen uno o más seleccionado entre Si, Mn y Al en una capa metalizada, el hidrógeno que penetra en la chapa de acero procedente del entorno queda retenido por los óxidos de la capa metalizada, y se puede retardar la difusión del hidrógeno hasta una parte de concentración de tensión y la fractura retardada debida a la misma.

(1) Una chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente de acuerdo con un aspecto de la presente invención incluye: una chapa de acero; una segunda capa metalizada sobre una superficie de la chapa de acero. Además, la chapa de acero contiene, en % en masa, C: igual o más de un 0,05 % y menos de un 0,40 %, Si: de un 0,5 % a un 3,0 %, Mn: de un 1,5 % a un 3,0 %, O: limitado a un 0,006 % o menos, P: limitado a un 0,04 % o menos, S: limitado a un 0,01 % o menos, Al: limitado a un 2,0 % o menos, N: limitado a un 0,01 % o menos, y opcionalmente uno o dos o más de Cr: de un 0,05 % a un 1,0 % de, Mo: de un 0,01 % a un 1,0 %, Ni: de un 0,05 % a un 1,0 %, Cu: de un 0,05 % a un 1,0 %, Nb: de un 0,005 % a un 0,3 %, Ti: de un 0,005 % a un 0,3 %, V: de un 0,005 a un 0,5 %, B: de un 0,0001 a un 0,01 %, Ca: de un 0,0005 % a un 0,04 %, Mg: de un 0,0005 a un 0,04 % y REM: de un 0,0005 a un 0,04 %, y el resto que incluye Fe e impurezas inevitables, una microestructura de chapa de acero contiene, en fracción en volumen, igual o más de un 20 % e igual o más de un 99 % en total de uno o dos de martensita y bainita, una estructura residual que incluye una ferrita, y uno o dos de austenita residual de menos de un 8 % de fracción en volumen, y una perlita de igual o menos de un 10 % de fracción en volumen, y una resistencia de tracción de la chapa de acero que es igual o mayor que 980 MPa. La capa metalizada es una capa galvanizada por inmersión en caliente que contiene óxidos que contienen uno o más de Si, Mn y Al, contiene igual o menos de un 15 % en masa de Fe, y el resto incluye Zn, Al e impurezas inevitables, y cuando se observa un corte transversal de la chapa de acero y la capa galvanizada por inmersión en caliente en la dirección del espesor, la relación de área proyectada que es una relación de área obtenida dividiendo la longitud de los óxidos proyectados hasta la interfaz entre la capa galvanizada por inmersión en caliente y la chapa de acero entre la longitud de la interfaz entre la capa galvanizada por inmersión en caliente y la chapa de acero, es igual o mayor que un 10 % e igual o menor que un 90 % y donde el área de proyecto es el promedio de los valores medidos en 5 campos visuales con un aumento de 10.000 veces.

(2) Una chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente de acuerdo con (1) en la que, en lugar de una capa galvanizada por inmersión en caliente, la capa metalizada es una capa galva-recocida que contiene óxidos que incluyen uno o dos o más de Si, Mn y Al, contiene igual o más de un 7 % en masa e igual o menos de un 15 % en masa de Fe, y el resto incluye Zn, Al e impurezas inevitables, y cuando se observa un corte transversal que incluye la chapa de acero y la capa galva-recocida en la dirección de espesor de la chapa, la relación de área que es la relación de área obtenida dividiendo una longitud de óxidos proyectados en una interfaz entre la capa galva-recocida y la chapa de acero entre la longitud de interfaz entre la capa galva-recocida y la capa de acero, es igual o mayor que un 10 % e igual o menor que un 90 %.

(3) En la chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente de acuerdo con (1) o (2), la microestructura puede contener, en fracción en volumen, de un 40 % a un 80 % de ferrita.

(4) En la chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente de acuerdo con (1) o (2), la microestructura puede contener, en fracción en volumen, más de un 60 % de uno o dos de martensita y bainita.

(5) Un método de fabricación de una chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente de acuerdo con (1), que comprende: colar un acero fundido que incluye componentes químicos de acuerdo con (1) para obtener un acero; calentar el acero hasta un primer intervalo de temperaturas de 1100 °C a menos de 1300 °C, directamente o tras enfriamiento; completar el laminado en caliente del acero a una temperatura igual o mayor que un punto de transformación de Ar3, enfriar el acero en un segundo intervalo de temperaturas de 300 °C a 700 °C; decapar el acero; llevar a cabo el laminado en frío del acero con una reducción de laminado acumulado de un 40 % a un 80 % usando un molino de laminado en frío que incluye un laminador de trabajo que tiene un diámetro de laminador de 200 mm a 1400 mm, retener el acero en un tercer intervalo de temperaturas de 550 °C a 750 °C durante 20 segundos a 2000 segundos durante el calentamiento del acero hasta una temperatura de recocido, cuando el acero pasa a través de una línea de galvanizado continuo; mantener el acero en un cuarto intervalo de temperaturas de 750 °C a 900 °C durante 10 segundos a 1000 segundos, en atmósfera de N2 en la que la concentración de H2 es igual o menor a un 20 % y el punto de condensación es igual o mayor que -20 °C, mientras que se lleva a cabo el recocido; llevar a cabo un primer enfriamiento del acero hasta un quinto intervalo de temperaturas de 500 °C a 750 °C a una tasa promedio de enfriamiento de 1 °C/s a 200 °C/s; llevar a cabo el segundo enfriamiento del acero hasta un sexto intervalo de temperaturas entre una temperatura que es menor que la temperatura del baño de galvanizado por inmersión en caliente en 40 °C y una temperatura que es mayor que la temperatura del baño galvanizado por inmersión en caliente en 50 °C, a una tasa promedio de enfriamiento que es de 1 °C/s a 200 °C/s y es más rápida que la tasa promedio de enfriamiento del primer enfriamiento; galvanizar el acero sumergiendo en un baño de galvanizado por inmersión en caliente que fluye a una velocidad de flujo de 10 m/min a 50 m/min, tras ajustar la temperatura de la chapa de inmersión en el baño de metalizado que está a una temperatura, cuando se sumerge el acero en el baño de galvanizado por inmersión en caliente, como la del sexto intervalo de temperaturas; y enfriar el acero hasta una temperatura igual o menor que 40 °C.6

(6) Un método de fabricación de una chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente de acuerdo con (5), que comprende: tras el primer enfriamiento, llevar a cabo un enfriamiento adicional del acero hasta un intervalo de temperaturas de 500 °C a 25 °C, a una tasa promedio de enfriamiento que es de 1 °C/s a 200 °C/s y es más rápida que la tasa promedio de enfriamiento del primer enfriamiento; calentar el acero de nuevo hasta un intervalo de temperaturas de 350 °C a 500 °C, en un caso en el que la temperatura de parada de enfriamiento del enfriamiento adicional es menor que 350 °C; mantener el acero en el intervalo de temperaturas de 350 a 500 °C; galvanizar el acero sumergiendo en un baño de galvanizado por inmersión en caliente que fluye a una velocidad de flujo de 10 m/min a 50 m/min tras ajustar la temperatura de inmersión de la chapa en el baño de galvanizado que está a una temperatura cuando tiene lugar la inmersión del acero en el baño de galvanizado por inmersión en caliente, como intervalo de temperaturas entre una temperatura que es menor que la temperatura del baño de galvanizado por inmersión en caliente en 40 °C y una temperatura que es mayor que la temperatura del baño de galvanizado por inmersión en caliente en 50 °C; llevar a cabo un tratamiento de aleación en el acero a un intervalo de temperaturas igual o menor que 600 °C; y enfriar el acero hasta una temperatura igual o menor que 40 °C.

(7) En el método de fabricación de la chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente de acuerdo con (5) o (6), el recocido se puede llevar a cabo a una temperatura menor que 840 °C.

(8) En el método de fabricación de la chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente de acuerdo con (5) o (6), al recocido se puede llevar a cabo a una temperatura igual o mayor que 840 °C.

Efectos de la invención

De acuerdo con la presente invención, un acero galvanizado por inmersión en caliente que es apropiado para un miembro estructural, un miembro de refuerzo, y un miembro de suspensión para un vehículo, tiene una resistencia de tracción igual o mayor que 980 MPa, y tiene excelente adhesión de metalizado y resistencia a la fractura retardada, se puede proporcionar a bajo coste.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una fotografía obtenida por medio de observación de un corte transversal de una plancha de acero galvanizada por inmersión en caliente de acuerdo con una realización de la presente invención que se procesó usando un dispositivo de procesado por FIB, con un FE-TEM a un aumento de 50.000 veces.

La Figura 2 es un diagrama que muestra esquemáticamente un método de cálculo de una relación de área proyectada de óxidos en una capa metálica de la plancha de acero galvanizada por inmersión en caliente de la realización.

La Figura 3A es un diagrama de flujo que muestra un método de fabricación de una plancha de acero galvanizada por inmersión en caliente de acuerdo con una realización de la presente invención.

La Figura 3B es un diagrama de flujo (relativo a la Fig. 3A) que muestra un método de fabricación de una plancha de acero galvanizada por inmersión en caliente de acuerdo con una realización de la presente invención.

Realizaciones de la invención

La presente invención ha estudiado solucionar los problemas anteriormente mencionados. Como resultado de ello, los inventores han descubierto que, tras llevar a cabo el laminado en frío del acero con reducción acumulada de laminado igual o mayor que un 40 % usando un molino de laminado en frío que incluye un laminador de trabajo que tiene un diámetro de laminador igual o menor que 1400 mm, reteniendo la plancha en un intervalo de temperaturas de 550 °C a 750 °C durante 20 segundos o más durante el calentamiento de la plancha en el momento del recocido, se pueden formar óxidos que contienen uno o más de Si, Mn y Al independientemente o en combinación de unos con otros, sobre una capa superficial de una plancha de acero. Además, los presentes inventores han encontrado que, tras la formación de óxidos sobre la capa superficial de la plancha de acero, por medio de inmersión de la plancha de acero en un baño de galvanizado por inmersión en caliente que fluye a una velocidad de flujo de 10 m/min a 50 m/min y llevando a cabo un tratamiento de galvanizado por inmersión en caliente, o tratamiento de galvanizado por inmersión en caliente y tratamiento de aleación, se pueden dispersar los óxidos en la capa metalizada de forma que la relación de área proyectada de los óxidos sea igual o mayor que un 10 % y también se obtenga una excelente adhesión de metalizado. Además, los presentes inventores han encontrado que, mediante la dispersión apropiada de los óxidos en la capa metalizada, se pueden usar los óxidos como punto de retención y se mejora la resistencia a la fractura retardada.

A continuación, se describe la realización con detalle.

Una plancha de acero galvanizada por inmersión en caliente de acuerdo con la realización incluye una plancha de acero, y una capa metalizada sobre la superficie de la plancha de acero. La plancha de acero puede incluir además diversas capas de cubrimiento tales como una capa orgánica o una capa inorgánica sobre la superficie de la capa metalizada. Cuando no se forma dicha capa de cubrimiento sobre la lámina de la plancha de acero, la plancha de acero metalizada incluye la plancha de acero, y la capa metalizada sobre la superficie de la plancha de acero.

En primer lugar, se describe la capa metalizada dispuesta sobre la plancha de acero. Esta capa metalizada incluye una capa metalizada por inmersión en caliente y una capa galva-recocida.

(9) Se proporciona la capa metalizada sobre la superficie de la plancha de acero y contiene óxidos que contienen uno o dos o más de Si, Mn y Al, independientemente o en combinación de unos con otros. En la realización, lo más importante es dispersar los óxidos que contienen uno o dos o más de Si, Mn y Al en la capa metalizada, en la capa metalizada. Particularmente, el efecto de los mismos se obtiene significativamente por medio de dispersión de los óxidos en la capa metalizada de forma que la relación de área cuando se observa la plancha de acero en la dirección de la superficie de la plancha de acero, es decir, la relación de área obtenida dividiendo la longitud de los óxidos proyectados hasta la interfaz entre la capa metalizada y la chapa de acero entre la longitud de la interfaz entre la capa metalizada y la chapa de acero, cuando el corte transversal que incluye la chapa de acero y la capa metalizada se observa en la dirección del espesor de la plancha, es igual o mayor que un 10 %. La presente relación de área proyectada también puede hacer referencia a cubrimiento visible de los óxidos que forman una sombra sobre la superficie de la plancha de acero, cuando se observa la plancha de acero desde encima de la superficie de la plancha de acero galvanizada por inmersión en caliente. Aunque el mecanismo específico no esté claro, debido a que los óxidos presentan diversos defectos, los óxidos de la capa metalizada retienen hidrógeno (por ejemplo, el hidrógeno generado por medio de una reacción de corrosión o el hidrógeno de la atmósfera) que penetra desde la superficie de la plancha de acero y retarda la entrada de hidrógeno al interior de la plancha de acero, y de este modo se puede mejorar la resistencia a la fractura retardada. Dado que la plancha de acero de automóvil se usa en un entorno seco y húmedo alternante, es decir, en un entorno húmedo-seco, el hidrógeno que queda retenido una vez por los óxidos que existen sobre la capa superficial de la plancha de acero en el entorno húmedo se libera a un entorno seco. Por consiguiente, la dispersión de óxidos en la capa metalizada como se ha descrito anteriormente puede tener un mayor efecto sobre la resistencia a la fractura retardada en el entorno de uso real del vehículo. La forma de los óxidos descritos anteriormente puede ser cualquiera de una película, granular o forma de cuerda, y el efecto de la realización se puede obtener con tal de que la relación de área proyectada esté dentro del intervalo descrito con anterioridad. No obstante, los óxidos con forma de película tienden a tener una relación de área proyectada mayor con respecto a una fracción en volumen, y de este modo, la forma de los óxidos se genera de forma deseable en la forma de película, de manera que la relación de área proyectada esté dentro del intervalo de la realización por medio del tratamiento en un tiempo reducido.

Los óxidos objeto de dispersión en la capa metalizada son óxidos de Si, Mn o Al, debido a que los óxidos de los mismos tienen un punto de fusión elevado en comparación con el de cinc, de manera que los óxidos (por ejemplo, que tienen una forma de película) se dispersan de forma sencilla en la capa metalizada. Particularmente, en el caso de usar óxidos con forma de película, es posible lograr más fácilmente una relación de área proyectada igual o mayor que un 10 %. Además, si se dispersan los óxidos en una región de capa metalizada en 5 pm a partir de la interfaz entre la chapa de acero y la capa metalizada, se obtiene un efecto de retención de hidrógeno más significativo. Tras la formación de los óxidos sobre la capa superficial de la plancha de acero, llevando a cabo el tratamiento de galvanizado por inmersión en caliente, o el tratamiento de galvanizado por inmersión en caliente y el tratamiento de aleación, se pueden dispersar los óxidos dentro de la capa metalizada como se muestra en la Figura 1. Los óxidos se usan sobre la superficie de la plancha de acero, debido a que las características de los óxidos, tales como el tamaño y la densidad numérica, se controlan fácilmente y resulta ventajoso la generación de óxidos, que corresponden a la relación de área proyectada de igual o mayor que un 10 %.

En la presente memoria, como óxidos que contienen uno o dos o más de Si, Mn y Al independientemente o en combinación de unos con otros, se usan SiO2, MnO, A^O3, Mn2SiO4 y similares, y se prefieren SO2 y Mn2SiO4. Además de eso, se obtiene el mismo efecto incluso en el caso de contener óxido (Cr2O3) que contiene Cr.

Por otra parte, resulta difícil metalizar óxidos que contienen cinc fundido metalizado sobre la plancha de acero. Por ejemplo, aunque se dispersen los óxidos en el cinc fundido, los óxidos forman agrupaciones debido a las fuerzas de Van der Waals, y se convierten en óxidos más grandes que tienen un tamaño de 1 pm o varios mm. Los óxidos grandes pueden provocar la ausencia de metalizado o defectos. Por tanto, no es preferible dispersar los óxidos en cinc fundido. Además, normalmente, con el fin de mejorar la adhesión de metalizado, generalmente se retira el óxido sobre la superficie de la plancha de acero antes del metalizado para obtener una superficie normal, y los óxidos no se forman de manera intencionada sobre la superficie de la plancha de acero antes del metalizado.

Los óxidos de Zn y Al existen en el cinc fundido como óxidos inevitables. Resulta deseable retirar los óxidos tanto como resulte posible, o controlar la reacción con la plancha de acero, pero inevitablemente los óxidos (por ejemplo, igual o menos de un 5 %) pueden existir en la capa metalizada. No obstante, debido a que la capa metalizada se oxida fácilmente, existe un caso en el que el óxido de Zn existe sobre la superficie de la capa metalizada, pero no se tiene en cuenta como óxido en la capa metalizada.

Los óxidos objeto de dispersión en la capa metalizada en la realización son óxidos que contienen Si, Mn o Al, independientemente o en combinación de unos con otros. Los óxidos se pueden controlar por medio de adición de Si, Mn o Al a la plancha de acero y mediante el control de la atmósfera en el momento del recocido. Mientras tanto, con la adición de elementos tales como Ni, Cu y similares que apenas se oxidan, debido a que no solo se provoca la oxidación de los elementos aditivos sino la oxidación de Fe, resulta difícil asegurar la relación de área proyectada de los óxidos y las propiedades de metalizado. Por consiguiente, en la realización, mediante la adición a la plancha de acero de Si, Mn o Al como elementos que se oxidan más fácilmente que el Fe, y el ajuste de las condiciones de recocido y la atmósfera del horno en unas condiciones predeterminadas, se forman óxidos que contienen los elementos independientemente o en combinación de unos con otros, sobre la superficie de la plancha de acero.

Es necesario que los óxidos estén presentes para que la relación de área proyectada sea igual o mayor que un 10 % como se ha descrito anteriormente con respecto a la superficie de la plancha de acero. En la realización, debido a que los óxidos se usan para retener el hidrógeno que penetra procedente de la superficie de la plancha de acero, de manera deseable los óxidos existen en la capa metalizada y cubren ampliamente la interfaz entre la plancha de acero y la capa metalizada. El efecto de los mismos se obtiene ajustando la relación de área proyectada para que sea igual o mayor que un 10 %. De manera deseable, la relación de área proyectada es igual o mayor que un 15 % y de manera más deseable igual o mayor que un 20 %. Por otra parte, si la relación de área proyectada es mayor que un 90 %, la reacción de aleación se vuelve extremadamente lenta, y resulta necesario una aleación de alta temperatura para ajustar el % de Fe en la capa metalizada para que esté dentro de un intervalo predeterminado. En este caso, debido a que la austenita se transforma en perlita, no es posible obtener una propiedad de material predeterminada. La relación de área proyectada por los óxidos se puede medir fácilmente mediante la observación del corte transversal de la plancha de acero galvanizada por inmersión en caliente. Con detalle, como se muestra en la Figura 2, se puede evaluar la relación de área proyectada en base a la relación de longitud de óxido en la dirección paralela, con respecto a la interfaz entre la capa metalizada y la plancha de acero. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 2, en un caso en el que los óxidos se proyectan verticalmente con respecto a la interfaz (interfaz aproximada como línea recta) entre la capa metalizada y la plancha de acero, se puede evaluar la relación de área proyectada A (%) en base a la relación de longitud de proyección (por ejemplo, longitudes (L-I¹-I²-I³) de la Figura 1) de los óxidos proyectados (sombra) con respecto a la longitud (por ejemplo, la longitud L en la Figura 2) de la interfaz entre la capa metalizada y la plancha de acero. En la realización, la medición se lleva a cabo en 5 campos visuales con un aumento de 10.000 veces, y se define el valor promedio de la misma como la relación de área proyectada. Dado que el objeto de la dispersión de óxido de la realización consiste en retener el hidrógeno que penetra en el mismo, con los óxidos de la capa metalizada, es posible solapar los óxidos unos con otros.

La identificación de la composición y la evaluación de los óxidos se puede llevar a cabo realizando la observación de la microestructura con el corte transversal de la plancha de acero galvanizada por inmersión en caliente. Por ejemplo, existe un método de procesado del corte transversal de la plancha de acero para dar lugar a escamas finas de manera que contenga la capa metalizada, usando un dispositivo de procesado por haz iónico de enfoque (FIB), y posteriormente llevando a cabo la observación con microscopio electrónico de transmisión y emisión de campo (FE-TEM) y análisis de composición con espectrometría de rayos-X con dispersión de energía (EDX). En la realización, tras la preparación de muestras para la observación con el dispositivo de procesado de FIB, se observaron los óxidos con FE-TEM a un aumento de 50.000 veces. Además, mediante el análisis de los óxidos por EDX, fue posible la identificación de los mismos.

La capa metalizada es una capa galvanizada por inmersión en caliente o capa galva-recocida que contienen igual o más de un 15 % en masa de Fe. Si la cantidad de Fe supera un 15 % en masa, la adhesión de la propia capa metalizada se ve deteriorada y la capa metalizada se fractura, se retira y se une a un troquel durante el procesado, y esto provoca defectos en el momento de la formación. En caso de desear soldabilidad por puntos o una propiedad de revestimiento, es preferible mejorar las propiedades de la capa metalizada en el tratamiento de aleación. Con detalles, tras sumergir la capa metalizada en el baño de galvanizado por inmersión en caliente, llevando a cabo el tratamiento de aleación, se introduce Fe en la capa metalizada, y es posible obtener una plancha de acero galvanizada por inmersión en caliente de alta resistencia que incluye la capa galva-recocida que tiene una excelente propiedad de revestimiento o soldabilidad por puntos. No obstante, en caso de llevar a cabo un tratamiento de aleación, si la cantidad de Fe tras el tratamiento de aleación es menor que un 7 % en masa, la soldabilidad por puntos no resulta suficiente. Por tanto, cuando se lleva a cabo el tratamiento de aleación, es decir, cuando la capa metalizada es la capa galva-recocida, el intervalo de la cantidad de Fe en la capa metalizada de manera deseable es de un 7 % en masa a un 15 % en masa.

La composición química de la capa metalizada, de manera deseable, contiene, en % en masa igual o menos de un 15 % de Fe, y el resto de un 80 % a un 100 % de Zn, igual o menos de un 2 % de Al e impurezas inevitables. Como impurezas inevitables en la capa metalizada, existen impurezas inevitables mezcladas en la misma cuando tiene lugar la fabricación (por ejemplo, impurezas inevitables en el baño de metalizado o elementos químicos que proceden de la composición química de la plancha de acero (excluyendo Fe, Al y Zn), o elementos químicos procedentes del pre-metalizado llevado a cabo si resultara necesario (Ni, Cu y Co)). La capa metalizada puede contener elementos químicos tales como Fe, Al, Mg, Mn, Si, Cr, Ni, Cu y similares, además de Zn.

El peso de metalizado (cantidad de la capa metalizada ligada por unidad de área) no está particularmente limitado, pero de manera deseable es igual o mayor que 5 g/m²por peso superficial de un lado, desde el punto de vista de resistencia a la corrosión. Además, el peso de metalizado es, de manera deseable, igual o menor que 100 g/m²por peso superficial de un lado, desde el punto de vista de garantizar la adhesión de metalizado.

Además, con el fin de mejorar más la adhesión de metalizado, se puede llevar a cabo el metalizado con Ni, Cu, Co y Fe independientemente o en combinación de unos con otros, sobre la plancha de acero antes del recocido.

Cuando la capa metalizada es la capa galva-recocida, de manera deseable, la concentración de Al efectiva en el baño de metalizado se controla para que esté dentro del intervalo de un 0,05 % en masa a un 0,500 % en masa, con el fin de controlar las propiedades de la capa metalizada. En la presente memoria, la concentración efectiva de Al en el baño de metalizado es un valor obtenido restando la concentración de Fe en el baño de metalizado de la concentración de Al en el baño de metalizado.

En caso de que la concentración efectiva de Al sea menor que un 0,05 % en masa, no es posible obtener aspecto excelente debido a la generación significativa de escoria. Por otra parte, en caso de que la concentración efectiva de Al sea mayor que 0,500 % en masa, la aleación es lenta y la productividad se ve degradada. Por tanto, la concentración efectiva de Al en el baño, de manera deseable, es de un 0,05 % en masa a un 0,500 % en masa. Con el fin de medir el contenido de Fe y Al en la capa metalizada, se puede usar un método para llevar a cabo el análisis químico de una solución tras disolver la capa metalizada con ácido y retirar los óxidos no disueltos. Por ejemplo, se puede usar un método para disolver únicamente la capa metalizada de la chapa de acero galva-recocida obtenida por medio de corte para obtener un tamaño de 30 mm x 40 mm, con una disolución acuosa de HCl al 5 % a la cual se ha añadido un inhibidor, al tiempo que se evita la elución del material de base de chapa de acero, y determinar el contenido de Fe y Al a partir de la intensidad de señal obtenida llevando a cabo análisis por emisión de plasma con acoplamiento inductivo (ICP) de la disolución y curva de calibración generada a partir de disoluciones que tienen concentraciones conocidas. Considerando la variación en la medición entre las muestras con al menos tres muestras cortadas a partir de la misma chapa de acero galva-recocida, se puede calcular el promedio de los valores medidos de las muestras.

Con el fin de mejorar la propiedad de revestimiento y la soldabilidad, se puede llevar a cabo adicionalmente un metalizado de la capa superior, o se pueden llevar a cabo diversos tratamientos, por ejemplo, tratamiento con cromato, fosfatación, tratamiento de mejora de la lubricidad, tratamiento de mejora de la soldabilidad y similares, sobre la plancha de acero galvanizada por inmersión en caliente de acuerdo con la realización, y esto no afecta negativamente al efecto de la realización.

A continuación, se describe una plancha de acero que es un material objeto de metalizado.

La plancha de acero contiene componentes químicos que se describen a continuación, una microestructura de plancha de acero contiene, en fracción en volumen, igual o más de un 20 % e igual o más de un 99 % en total de uno o dos de martensita y bainita, y una estructura residual de plancha de acero contiene ferrita, y uno o dos de menos de un 8 % en fracción en volumen de austenita residual, e igual o menos de un 10 % en fracción en volumen de perlita.

Con el fin de garantizar una resistencia de tracción igual o mayor que 980 MPa, se incluye un total de un 20 % o más de martensita y bainita. No es necesario limitar particularmente la fracción total en volumen de martenisita y bainita, pero cuando se considera la fabricación real, ya que no es necesario ajustar la fracción total en volumen a un 100 %, la fracción total en volumen puede ser igual o menor que un 99 %. Debido a que la bainita tiene una resistencia menor que la de martensita, la fracción en volumen de bainita es, de manera deseable, igual o menor que un 70 %, en un caso de resistencia de tracción igual o mayor que 980 MPa. La austenita residual se transforma en martensita durante el procesado por plegado o tracción. Debido a que la martensita formada en el presente proceso es dura, la resistencia a la factura retardada se ve degradada. Por tanto, la fracción en volumen de la martensita residual se ajusta para que sea menor que un 8 %. Además, si la fracción en volumen de la estructura de perlita supera un 10%, es difícil garantizar una resistencia igual o mayor que 980 MPa, y por tanto el límite superior de perlita se ajusta en un 10 %. La fracción en volumen de austenita residual y perlita puede ser un 0 %.

No obstante, en caso de que se requiera mejorar el estiramiento, resulta deseable que la ferrita esté presente en una fracción en volumen de un 40 % a un 80 %. Se mejora la ductilidad (estiramiento) (ajustando la fracción en volumen de ferrita a igual o mayor que un 40 %. Cuando la fracción en volumen de ferrita es menor que un 40 %, el efecto de la misma es ligero. Por otra parte, cuando la fracción en volumen de la misma supera un 80 %, la fracción en volumen de martensita y bainita se vuelve menor que un 20 %, y es difícil garantizar una resistencia elevada con la resistencia de tracción de 980 MPa. La martensita puede ser cualquiera de carburos que contienen martensita, y carburos inactivos que no contienen martensita. La estructura de bainita también puede ser cualquiera de carburos inferiores que contienen bainita en listones de bainita, y carburos superiores que contienen bainita entre los listones. Mientras tanto, en un caso de mejora adicional de la expansibilidad de orificios, resulta deseable la incorporación de uno o dos de martensita y bainita en una cantidad mayor que un 60 %. El motivo por el que martensita y bainita están presentes en una fracción en volumen mayor que un 60 % en total es garantizar una resistencia igual o mayor que 980 MPa al tiempo que se mejora la expansibilidad de orificios, y cuando la fracción total en volumen de las mismas es igual o menor que un 60 %, su efecto es ligero.

En la identificación, observación de las posiciones existentes y medición de la relación de área de cada fase de la microestructura que son ferrita, martensita, bainita, austenita, perlita y la estructura residual, se ataca un corte transversal de la chapa de acero en la dirección de laminado o un corte transversal de la misma en la dirección ortogonal a la dirección de laminado con un reactivo de nital y un reactivo divulgado en la Solicitud de patente japonesa no examinada, primera publicación N.° S59-219473, y se puede llevar a cabo la cuantificación con un microscopio óptico con un aumento de 1.000 veces y un microscopio electrónico de transmisión y barrido con un aumento de 1.000 veces a 100.000 veces. Se lleva a cabo la observación a 20 o más campos visuales, y la relación de área de cada estructura se puede adquirir por medio de un método de conteo por puntos o análisis de imágenes. Aunque el método de medición es una observación en dos dimensiones, en la chapa de acero de acuerdo con la realización, se obtiene la misma relación de área en todos los cortes transversales. Por tanto, la relación de área es igual a la fracción en volumen.

A continuación, se describen los motivos para limitar los componentes químicos de la chapa de acero que es un material a metalizar. A continuación, el % del componente químico representa % en masa.

C: C es un elemento usado para aumentar la resistencia de la chapa de acero. No obstante, si el contenido de C es menor que un 0,05 %, resulta difícil lograr tanto resistencia de tracción igual o mayor que 980 MPa como operabilidad. Por otra parte, si el contenido de C es igual o mayor que un 0,40 %, resulta difícil garantizar la soldabilidad por puntos. Además, la austenita residual se genera de forma excesiva y la resistencia a la fractura retardada se ve degradada. Por tanto, el intervalo del mismo se limita a igual o mayor que un 0,05 % y menor que un 0,40 %.

Si: Si se puede dispersar en la capa metalizada en forma de óxido. De este modo, Si es el elemento aditivo más importante usado para mejorar la resistencia a la fragilidad por hidrógeno (resistencia de fractura retardada). No obstante, cuando la cantidad añadida del mismo es menor que un 0,5 %, la cantidad de óxidos no es suficiente, y la resistencia a la fractura retardada no mejora lo suficiente. Por tanto, resulta necesario añadir un 0,5 % o más de Si. Por otra parte, cuando la cantidad añadida del mismo supera un 3,0 %, la operabilidad se ve degrada, la chapa de acero se vuelve frágil y se favorece la aparición de fractura retardada. Además, la propiedad de decapado se degrada. Por consiguiente, el contenido de Si se limita a un intervalo de un 0,5 % a un 3,0 %. Además, Si es un elemento de refuerzo y es efectivo para aumentar la resistencia de la chapa de acero. El contenido de Si es más preferentemente de un 0,5 % a un 2,5 % e incluso más preferentemente de un 0,5 % a un 2,0 %.

Mn: Mn es un elemento de refuerzo y es efectivo para aumentar la resistencia de la chapa de acero. Además, Mn se puede dispersar en la capa metalizada en forma de óxido. No obstante, cuando el contenido de Mn es menor que un 1,5 %, resulta difícil obtener una resistencia de tracción igual o mayor que 980 MPa. Por otra parte, cuando el contenido de Mn supera un 3,0 %, se favorece la co-segregación de P y S y la operabilidad se ve significativamente degradada. Además, la austenita residual se genera excesivamente y la resistencia a la fractura retardada disminuye. Por tanto, se ajusta un 3,0 % al límite superior. Más preferentemente el intervalo del mismo es de un 2,0 % a un 2,8 %.

O: O en la chapa de acero forma los óxidos de la chapa de acero (exceptuando la parte superficial). Los óxidos presentes en la chapa de acero degradan el estiramiento y la expansibilidad de orificios. Por consiguiente, es necesario evitar la cantidad añadida de O en la chapa de acero. Particularmente, los óxidos existen como inclusiones en muchos casos, y si los óxidos existen sobre la superficie final perforada o sobre un corte transversal de recorte, se produce un defecto conformado de recorte o se forma un hoyuelo basto sobre la superficie final. Esto tiene como resultado la concentración de tensión en el momento del proceso de refuerzo elevado y expansión de orificios, y estos se convierte en el origen de la formación de fisuras que provocan una degradación significativa en la expansibilidad de orificios, aptitud de plegado y resistencia a la fractura retardada. Si el contenido de O supera un 0,006 %, esta tendencia se vuelve significativa, y por consiguiente el límite superior del contenido de O se ajusta para que sea igual o menor que un 0,006 %. Por otra parte, es preferible la incorporación de una pequeña cantidad de O en la chapa de acero, pero si el contenido de O es menor que un 0,0001 %, no resulta económicamente preferido debido al coste excesivamente elevado, y por consiguiente este es sustancialmente el límite inferior. No obstante, en la chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente de acuerdo con la realización, debido a que los óxidos están dispersados en la capa metalizada, el contenido de O en la capa metalizada o en las proximidades de la interfaz entre la capa metalizada y la chapa de acero es mayor que dentro de la chapa de acero. Debido a que los óxidos existentes sobre la superficie de la chapa acero existen sobre la superficie de la chapa de acero o en la capa metalizada, los óxidos existentes sobre la superficie de la chapa de acero no se definen como los óxidos presentes en la chapa de acero o el contenido de oxígeno de la chapa de acero. Con detalle, en caso de medir el contenido de O de la chapa de acero, la medición se lleva a cabo tras retirar la capa metalizada y llevando a cabo el pulido mecánico de la superficie de la chapa de acero en 10 pm.

P: P tiende a segregarse en la parte central de espesor de la chapa y provoca fragilidad en la soldadura. Si el contenido de P supera un 0,04 %, la fragilidad de la soldadura se vuelve significativa, y por tanto el contenido de P es limitado a igual o menor que un 0,04 %. Si el contenido de P supera un 0,04 %, la chapa de acero se vuelve frágil y se favorece la aparición de fractura retardada. Un valor límite inferior de P no está particularmente especificado, pero si el valor límite inferior del mismo es menor que un 0,0001 %, no resulta rentable, y por tanto este valor se ajusta preferentemente como valor límite inferior.

S: S afecta negativamente a la soldabilidad y aptitud de fabricación en el momento de la colada y el laminado en caliente. Por tanto, el contenido de S se limita para que sea igual o menor que un 0,01 %. S forma enlaces con Mn para formar MnS basto. Este MnS degrada la aptitud de plegado o la expansibilidad de orificios, o favorece la aparición de fractura retardada. Por consiguiente, resulta deseable que el contenido de S sea tan pequeño como resulte posible. No obstante, un contenido de S menor que un 0,0001 % no resulta rentable, y por tanto este valor se ajusta preferentemente como valor límite inferior.

Al: Al se puede añadir como Al y se puede usar para mejorar la resistencia de fractura retardada por medio de dispersión en la capa metalizada en forma de óxido. Además, también se puede usar Al como material desoxidante. No obstante, la adición excesiva del mismo aumenta el número de inclusiones bastas basadas en Al, y provoca la degradación de la expansibilidad de orificios o la aparición de defectos superficiales. Además, la adición de Al excesiva no resulta preferida, debido a que la adición de Al provoca fragilidad de la chapa de acero y favorece la aparición de fracturas retardadas. Por tanto, el límite superior de adición de Al se ajusta en un 2,0 %. El límite inferior del mismo no está particularmente limitado, pero resulta difícil de ajustar el contenido de Al a igual o menos de un 0,0005 % y por tanto este es sustancialmente el límite inferior.

N: N forma nitruros bastos en el acero. Los nitruros degradan la aptitud de plegado o la expansibilidad de orificios y degradan la resistencia a la fractura retardada, y por consiguiente resulta necesario reducir la cantidad añadida del mismo. Si el N supera un 0,01 %, estas tendencias se vuelven significativas, y por tanto el intervalo del contenido de N se ajusta para que sea igual o menor que un 0,01 %. Además, resulta deseable ajustar el contenido de N para que sea pequeño ya que N provoca la generación de sopladuras en el momento de la soldadura. De este modo, no es necesario especificar particularmente el valor límite inferior del mismo. No obstante, si el contenido de N es menor que un 0,0005 %, el coste de fabricación aumenta significativamente, y por tanto este es sustancialmente el límite inferior.

La chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente de acuerdo con la realización básicamente tiene la composición que incluye los elementos descritos anteriormente y el resto que incluye hierro e impurezas inevitables, pero puede contener además uno cualquiera o dos o más de los siguientes elementos, como elementos usados a partir de la técnica anterior para mejorar la resistencia o similares. Incluso si los elementos selectivos se mezclan inevitablemente en la chapa de acero (por ejemplo, una cantidad que sea menor que un límite inferior preferido de cada elemento selectivo), los efectos de la realización no se ven degradados. Además, debido a que no es necesario añadir elementos químicos a la chapa de acero, todos los límites inferiores de los elementos químicos son de un 0 % y no limitados.

Mo: Mo es un elemento de refuerzo y es importante para mejorar la templabilidad. No obstante, si el contenido de Mo es menor que un 0,01 %, no se obtienen los efectos del mismo, y por consiguiente se ajusta un valor límite inferior cuando se añade Mo de un 0,01 %. Por otra parte, si se incluye más de un 1,0 % de Mo, afecta negativamente a la aptitud de fabricación en el momento de la fabricación y el laminado en caliente, introduce fragilidad en la chapa de acero y favorece la aparición de fracturas retardadas, y por tanto se ajusta el límite superior del mismo en un 1,0 %.

Cr: Cr es un elemento de refuerzo y es efectivo para mejorar la templabilidad. No obstante, si el contenido de Cr es menor que un 0,05 %, no se obtienen los efectos del mismo, y por consiguiente se ajusta un valor límite inferior cuando se añade Cr de un 0,05 %. Por otra parte, si se incluye más de un 1,0 % de Cr, afecta negativamente a la aptitud de fabricación en el momento de la fabricación y el laminado en caliente, introduce fragilidad en la chapa de acero y favorece la aparición de fracturas retardadas, y por tanto se ajusta el límite superior del mismo en un 1,0 %. Ni: Ni es un elemento de refuerzo y es efectivo para mejorar la templabilidad. Además, se puede añadir Ni ya que provoca la mejora de la humectabilidad y favorece la reacción de aleación. No obstante, si el contenido de Ni es menor que un 0,05 %, no se obtienen los efectos del mismo, y por consiguiente se ajusta un valor límite inferior cuando se añade Ni de un 0,05 %. Por otra parte, si se incluye más de un 1,0 % de Ni, afecta negativamente a la aptitud de fabricación en el momento de la fabricación y el laminado en caliente, y por tanto se ajusta el límite superior del mismo en un 1,0 %.

Cu: Cu es un elemento de refuerzo y es efectivo para mejorar la templabilidad. Además, se puede añadir Cu ya que provoca la mejora de la humectabilidad y favorece la reacción de aleación. No obstante, si el contenido de Cu es menor que un 0,05 %, no se obtienen los efectos del mismo, y por consiguiente se ajusta un límite inferior cuando se añade Cu de un 0,05 %. Por otra parte, si se incluye más de un 1,0 % de Cu, afecta negativamente a la aptitud de fabricación en el momento de la fabricación y el laminado en caliente, y por tanto se ajusta el límite superior del mismo en un 1,0 %.

B es efectivo en el refuerzo de las fronteras de grano o el refuerzo del acero por medio de adición de igual o más de un 0,0001 % en masa de B, pero si la cantidad añadida del mismo supera un 0,01 % en masa, no solo se produce la saturación de los efectos del mismo, sino que también la aptitud de fabricación en el momento del laminado en caliente se ve degradada. Por tanto, la cantidad añadida de B se ajusta para que sea de 0,0001 % a 0,01 %.

Ti: Ti es un elemento de refuerzo. Este contribuye a un aumento de la resistencia de la chapa de acero, con refuerzo del precipitado, refuerzo de grano fino evitando el desarrollo de granos de ferrita y refuerzo por dislocación que se consigue evitando la recristalización. Si la cantidad añadida es menor que un 0,005 %, los efectos del mismo no se obtienen, y por consiguiente cuando se añade Ti el límite inferior de Ti se ajusta en un 0,005 %. Si se incluye más de un 0,3 % de Ti, aumenta la precipitación de carbonitruro y la aptitud de conformación o la resistencia de fractura retardada se ven degradadas, y por tanto el valor límite superior del mismo se ajusta en un 0,3 %.

Nb: Nb es un elemento de refuerzo. Este contribuye a un aumento de la resistencia de la chapa de acero, con refuerzo del precipitado, refuerzo de grano fino evitando el desarrollo de granos de ferrita y refuerzo por dislocación que se consigue evitando la recristalización. Si la cantidad añadida es menor que un 0,005 %, los efectos del mismo no se obtienen, y por consiguiente cuando se añade Nb el límite inferior de Nb se ajusta en un 0,005 %. Si se incluye más de un 0,3 % de Nb, aumenta la precipitación de carbonitruro y la aptitud de conformación se ve degradada, y por tanto el valor límite superior del mismo se ajusta en un 0,3 %.

V: V es un elemento de refuerzo. Este contribuye a un aumento de la resistencia de la chapa de acero, con refuerzo del precipitado, refuerzo de grano fino evitando el desarrollo de granos de ferrita y refuerzo por dislocación que se consigue evitando la recristalización. Si la cantidad añadida es menor que un 0,005 %, los efectos del mismo no se obtienen, y por consiguiente cuando se añade V el límite inferior de V se ajusta en un 0,005 %. Si se incluye más de un 0,5 % de V, aumenta la precipitación de carbonitruro y la aptitud de conformación se ve degradada, y por tanto el valor límite superior del mismo se ajusta en un 0,5 %.

Se puede añadir de un 0,0005 % a un 0,04 % de uno o dos o más elementos seleccionados entre Ca, Mg y REM. Ca, Mg y REM son elementos usados para la desoxidación, y preferentemente se incluyen en una cantidad igual o mayor que un 0,0005 % de uno o dos o más elementos en total, para obtener el efecto de los mismos. REM son metales de las tierras raras. No obstante, si el contenido de cada elemento supera un 0,04 %, la operación de conformación se ve degradada. Por tanto, el contenido de cada elemento es preferentemente de un 0,0005 % a un 0,04 % en total. En la realización, se añade REM como metal misch en muchos casos, y puede contener elementos lantanoides diferentes de La o Cer en combinación. Aunque los elementos lantanoides diferentes de La o Ce se incluyen como impurezas inevitables, se exhiben los efectos de la realización. Incluso cuando se añade La o Ce metálicos, se exhiben los efectos de la realización.

La chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente de acuerdo con la realización puede además contener (por ejemplo, Zr, Sn, Co, As y similares) diferentes de los elementos descritos anteriormente como impurezas inevitables, en un intervalo que no degrade las propiedades.

La chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente de acuerdo con la realización tiene una resistencia de tracción TS igual o mayor que 980 MPa y tiene excelente resistencia a la fractura retardada y adhesión de metalizado. La chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente (material) de acuerdo con la realización se puede obtener de manera apropiada con un método de fabricación de la realización que se describe a continuación, usando un producto fabricado llevando a cabo cada proceso de fundición, fabricación de acero (refinado), colada, laminado en caliente y laminado en frío, que son procesos típicos de fabricación de acero, en principio. No obstante, incluso cuando se usa un producto fabricado omitiendo una parte o la totalidad del proceso de fabricación de acero, con tal de que se cumplan las condiciones de acuerdo de la realización, es posible obtener los efectos descritos en la realización, y de este modo la fabricación de la chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente de acuerdo con la realización no está limitada por el método de fabricación.

A continuación, se describe el método de fabricación de la chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente de acuerdo con una realización de la presente invención. Con el fin de obtener la chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente de acuerdo con una realización de la presente invención, es importante llevar a cabo el control de los óxidos en la capa superficial de la chapa de acero y controlar el flujo en forma de chorro del cinc fundido en el baño de metalizado.

El método de fabricación que precede al laminado en caliente no está particularmente limitado. Es decir, se pueden llevar a cabo diversas etapas de fundición secundaria tras la fusión con un alto horno o un horno eléctrico, y posteriormente se puede colar el acero fundido que incluye los componentes químicos descritos anteriormente por medio de un método tal como colada de planchas finas, colada continua general o colada con un método de tocho. En el caso de colada continua, tras enfriamiento a una temperatura más baja una vez y posteriormente calentamiento, se puede llevar a cabo el laminado en caliente o el laminado en caliente de la plancha de colada. Se puede utilizar chatarra como materia prima.

Es necesario ajustar la temperatura de calentamiento de la plancha antes del laminado en caliente para que sea igual o mayor que 1100 °C. Si la temperatura de calentamiento de la plancha es menor que 1100 °C, la temperatura de laminado con terminación puede ser inferior a Ar3 punto. En tal caso, se lleva a cabo el laminado de fase dual de ferrita y austenita, una estructura de plancha laminada en caliente se convierte en una estructura de grano dúplex inhomogénea, la estructura inhomogénea no se retira incluso cuando se lleva a cabo el proceso de recocido y laminado en frío, y la ductilidad o la aptitud de plegado se ven degradadas. Además, en la realización, con el fin de garantizar una resistencia de tracción máxima igual o mayor que 980 MPa y tras el recocido, la cantidad de elemento de aleación es grande, en comparación con la del acero blando o similar, y la resistencia en el momento del laminado de terminación tiende a aumentar. Por consiguiente, si la temperatura de calentamiento de la plancha es menor que 1100 °C, resulta difícil llevar a cabo el laminado, debido a un aumento de la fuerza de laminado acompañada de una disminución de la temperatura de laminado de terminación, y esto puede provocar un defecto de forma de la plancha de acero tras el laminado. Los efectos de la reacción se exhiben sin especificar particularmente un límite superior para la temperatura de calentamiento de la plancha, pero si la temperatura de calentamiento es excesivamente elevada, no resulta preferido desde el punto de vista de rentabilidad. Por tanto, el límite superior de la temperatura de calentamiento de la plancha es menor que 1300 °C.

En la realización, se calcula el punto de transformación Ar3 con la siguiente ecuación.

Punto de transformación Ar3 (°C) = 901 - 325 x C 33 x Si - 92 x (Mn Ni/2 Cr/2 Cu/2 Mo/2)

(C, Si, Mn, Ni, Cr, Cu y Mo en la ecuación son cada contenido de componente [% en masa] en el acero).

La temperatura de laminado de terminación del laminado en caliente (temperatura de terminación de laminado en caliente) se ajusta para que sea igual o mayor que el punto de transformación Ar3. Los efectos de la realización se exhiben sin especificar particularmente el límite superior. Si la temperatura de laminado es menor que el punto de transformación Ar3, resulta difícil la fabricación ya que la fuerza de laminado se vuelve excesivamente elevada, y el laminado en caliente se lleva a cabo con la fase dual de ferrita y austenita, y por consiguiente la microestructura de la chapa de acero tras el laminado en caliente se vuelve inhomogénea. Es decir, la ferrita generada en el laminado de terminación se estira en el laminado, se vuelve basta y la ferrita transformada a partir de austenita tiene una forma de película tras el laminado. Incluso si se llevan a cabo el laminado en frío y el recocido para realizar el control de la microestructura, la chapa de acero que tiene la microestructura inhomogénea no resulta preferida ya que los materiales varían uno con respecto al otro y la resistencia a la fractura retardada se ve degradada. Por otra parte, no es preferible ajustar la temperatura de laminado de terminación del laminado en caliente a un valor de temperatura excesivamente alta, ya que es necesario ajustar la temperatura de calentamiento de la plancha a un valor excesivamente elevado para garantizar la temperatura. Por tanto, la temperatura límite superior de la temperatura de laminado de terminación del laminado en caliente, de manera deseable, es igual o menor que 1000 °C.

Las condiciones del enfriamiento tras el laminado en caliente no se especifican de forma particular, y los efectos de la realización se obtienen mediante el uso de un patrón de enfriamiento para llevar a cabo el control de la microestructura par los respectivos requisitos.

El enfriamiento se lleva a cabo tras el laminado en caliente. Es necesario ajustar una temperatura de enrollamiento de 300 °C a 700 °C. Si la temperatura de enrollamiento supera 700 °C, se genera una estructura de perlita o ferrita basta en la estructura laminada en caliente, la inhomogeneidad estructural tras el recocido se hace significativa, y la anisotropía material del producto final también se vuelve significativa. Además, no es preferible llevar a cabo el enrollamiento a una temperatura mayor que 700 °C, el espesor de los óxidos formados sobre la superficie de la chapa de acero aumenta de forma excesiva, y, por consiguiente, la propiedad de decapado se ve degradada. Por otra parte, si la temperatura de enrollamiento es igual o menor que 300 °C, la resistencia de la chapa laminada en caliente se vuelve grande y, por consiguiente, la fuerza de laminado en frío se vuelve grande. Esto tiene como resultado la dificultad del laminado en frío o la dificultad de fabricación tal como la rotura de la chapa.

Además, las chapas laminadas de forma tosca se pueden unir unas a otras en el momento del laminado en caliente para llevar a cabo el laminado de terminación de forma continua. Las chapas laminadas de forma tosca se pueden enrollar una vez.

El decapado se lleva a cabo sobre la chapa de acero laminada en caliente que se enrolla como se ha descrito con anterioridad. El decapado es importante para mejorar las propiedades de metalizado ya que es posible retirar los óxidos sobre la superficie de la chapa de acero. Como método de decapado, se puede usar un método bien conocido. Además, el decapado se puede llevar a cabo una vez o se puede llevar a cabo múltiples veces por separado.

La chapa de acero laminada en caliente decapada se somete a laminado en frío con reducción acumulada de laminado de un 40 % a un 80 % y la chapa pasa a través de una línea de galvanizado continua. Debido a que Si, Al o Mn que forman los óxidos descritos anteriormente se proporcionan por medio de la difusión desde el interior de la chapa de acero (en particular sobre la frontera de grano), los óxidos se forman de manera sencilla en las proximidades de la frontera de grano de la superficie de la chapa metálica. Como resultado de ello, si el tamaño de grano de la ferrita es grande, la relación de frontera de grano de la superficie de la chapa de acero es pequeña, y resulta difícil ajustar la relación de área proyectada de los óxidos para que sea igual o mayor que un l0 %. En general, la ferrita tal y como se encuentra laminada en frío se estira en la dirección de laminado y la relación de frontera de grano es pequeña. Como resultado de ello, en caso de recocer la estructura tal y como se obtiene del laminado en frío, resulta difícil ajustar la relación de área proyectada de los óxidos para que sea igual o mayor que un 10 %. Por consiguiente, es necesario favorecer la formación de los óxidos por medio de recristalización de la ferrita y disminución del tamaño de grano, antes de la formación de los óxidos. Cuando la reducción acumulada de laminado en el laminado en frío es menor que un 40 %, no se introduce de manera suficiente la deformación necesaria para la recristalización. Además, la ductilidad del producto final se ve degradada y por tanto esta se ajusta a un límite inferior. Además, cuando la reducción acumulada de laminado es menor que un 40 %, resulta difícil mantener una forma lisa. Por otra parte, en el laminado en frío con reducción acumulada de laminado que supera un 80 %, resulta difícil llevar a cabo el laminado en frío debido a la excesiva fuerza de laminado en frío, y por tanto esto se ajusta como el límite superior. Un intervalo más preferido del mismo es de un 45 % a un 75 %. Con tal de que la reducción acumulada de laminado esté dentro del intervalo descrito anteriormente, se exhiben los efectos de la realización sin especificar de manera particular el número de pases de laminado y la reducción de laminado de cada pase.

En la realización, se ajusta el diámetro de un laminador de trabajo cuando se lleva a cabo el laminado en frío (diámetro de laminador) para que sea igual o menor que 1400 mm. El diámetro del mismo es, de manera deseable, igual o menor que 1200 mm y, de manera más deseable, igual o menor que 1000 mm. Los motivos son porque los tipos de tensión introducida varían dependiendo de los diámetros de laminador y la tensión de cizalladura se introduce de forma sencilla cuando se usa un laminador de diámetro pequeño. Debido a que la recristalización tiene lugar de forma sencilla a partir de una banda de cizalladura, la recristalización tiene lugar de forma rápida cuando se somete la chapa de acero a laminado con el laminador con un diámetro pequeño, que forma muchas bandas de cizalladura. Es decir, llevando a cabo el laminado usando el laminador de trabajo con diámetro de laminador pequeño, es posible comenzar la recristalización antes de la formación de los óxidos.

En la presente memoria, cuando se ajusta un espesor de chapa entrante antes del pase inicial en cada proceso de laminado (por ejemplo, proceso de laminado en frío) como referencia, la reducción acumulada de laminado es un porcentaje de la reducción acumulada de laminado con respecto a la referencia (diferencia entre el espesor de chapa entrante antes del pase inicial en el laminado y el espesor de chapa existente tras el pase final en el laminado).

Los efectos de la realización se exhiben sin especificar, particularmente una tasa de calentamiento en un caso en el que la chapa pasa a través de la línea de metalizado. No obstante, la tasa de calentamiento que es menor que 0,5 °C/s no resulta preferida, ya que la productividad se ve degradada de forma significativa. Además, no se prefiere una tasa de calentamiento que supere 100 °C/s desde el punto de vista de rentabilidad, ya que provoca una inversión excesiva en equipamiento.

En la realización, la chapa de acero se mantiene en un intervalo de temperaturas de 550 °C a 750 °C, cuando se calienta hasta la temperatura de recocido en un caso en el que la chapa pasa a través de la línea de metalizado, durante 20 segundos o más. Esto es porque la recristalización transcurre suficientemente en este intervalo de temperaturas, mientras que la formación de óxidos se retarda en comparación con la recristalización. Los óxidos que contienen Si, Mn o Al, independientemente o en combinación de unos con otros, tienden a formarse en primer lugar sobre la frontera de grano de la ferrita sobre la superficie de la chapa de acero, y usan la frontera de grano de ferrita fina formada por medio de recristalización como punto de generación. Es decir, tras llevar a cabo el laminado en frío, manteniendo este intervalo de temperaturas, es posible comenzar la recristalización antes de la formación de los óxidos. No resulta deseable ajustar la temperatura durante la retención a un valor menor que 550 °C, ya que se requiere un tiempo prolongado para la recristalización. No resulta deseable ajustar la temperatura en la retención en un valor mayor que 750 °C, ya que se forman rápidamente óxidos sobre la frontera de grano en medio de la recristalización o el desarrollo de los granos. No obstante, una vez que se han formado los óxidos, la retención durante un tiempo prolongado puede llevarse a cabo en el intervalo de temperaturas mayor que 750 °C para el control de la microestructura. Se obtiene el mismo efecto con una estructura que tiene ferrita como fase primaria o con la estructura que tiene bainita o martensita como fase primaria. No resulta deseable que el tiempo de retención a una temperatura de 550 °C a 750 °C sea más corto que 20 segundos, ya que la recristalización no transcurre de manera suficiente. Por otra parte, la retención durante más de 2000 segundos no resulta preferida, ya que no solo la productividad se ve degradada, sino que también los óxidos formados son gruesos, lo que provoca que no tenga lugar el metalizado. Preferentemente, la retención se lleva a cabo durante 40 segundos a 500 segundos. La retención no solo representa el mantenimiento de la isoterma, y puede incluir un cambio en la temperatura tal como calentamiento o mantenimiento en este intervalo de temperaturas.

Debido a que los óxidos se forman prioritariamente sobre la frontera de grano de ferrita, éstos tienen estructura de red en muchos casos.

Tras la retención, se lleva a cabo el recocido. Con el fin de provocar que los óxidos que contienen uno o más de los óxidos que contienen Si, Mn o Al, independientemente o en combinación de unos con otros, estén presentes en la capa metalizada, en el proceso de recocido de una línea de galvanizado continua (CGL), tras la formación de los óxidos de los elementos oxidables sobre la superficie de la chapa de acero, resulta necesario llevar a cabo el metalizado e introducir los óxidos en la capa metalizada. Para formar los óxidos de Si, Mn o Al sobre la superficie de la chapa de acero, se controla la atmósfera del proceso de recocido en la línea de galvanizado continua para que esté dentro de un intervalo apropiado. Es decir, resulta particularmente importante manejar la concentración de H2 y la temperatura de condensación en la atmósfera de recocido con la temperatura de recocido. En la presente memoria, en la realización, el recocido se lleva a cabo en condiciones de una atmósfera de N2 en la que la concentración de H2 sea igual o menor que un 20 % en volumen, la temperatura de condensación sea igual o mayor que -20 °C, y la temperatura máxima de calentamiento sea de 750 °C a 900 °C. Si la temperatura máxima de calentamiento es menor que 750 °C, es necesario un tiempo excesivo para reformar una disolución de sólidos de carburos formada en el momento del laminado en caliente, los carburos o una parte de los mismos permanecen, o la martensita o la bainita no se obtienen de manera suficiente tras el enrollado, y por consiguiente resulta difícil garantizar la resistencia igual o mayor que 980 MPa. Por otra parte, el calentamiento a una temperatura excesivamente elevada no solo resulta preferido desde el punto de vista de rentabilidad ya que provoca un aumento de coste, sino que también genera dificultades en las que la forma de la chapa en el momento de pasar a temperatura elevada se degrada o el tiempo de vida del laminado se reduce, y por tanto el límite superior de la temperatura máxima de calentamiento se ajusta en 900 °C. El tiempo de tratamiento térmico en este intervalo de temperaturas es, de manera deseable, 10 segundos o más para disolver los carburos. Por el contrario, el tiempo de tratamiento térmico que es mayor que 1000 segundos no resulta preferido desde el punto de vista de rentabilidad, ya que provoca un aumento de coste. De manera más deseable, el tiempo de tratamiento térmico es igual o menor que 600 segundos. De igual forma, durante el tratamiento térmico, la retención a la temperatura máxima se puede llevar a cabo isotérmicamente, o se puede dar comienzo al enfriamiento directamente tras llevar a cabo el calentamiento por gradiente para provocar que la temperatura alcance la temperatura máxima de calentamiento, con el fin de exhibir el efecto de la realización. No resulta deseable ajustar la temperatura de condensación a un valor menor que -20 °C ya que la relación de área proyectada descrita anteriormente supera un 90 %. La concentración de H2 que supera un 20 % en volumen no resulta deseable ya que provoca un aumento significativo de los costes.

El límite inferior de la concentración de H2 es, de manera deseable, un 0,05 % en volumen para ajustar la atmósfera a una atmósfera de reducción para Fe. De manera deseable, la temperatura de condensación se ajusta para que sea igual o menor que 50 °C, con el fin de evitar la oxidación de Fe en el horno. De manera más deseable, la temperatura de condensación se ajusta para que sea igual o menor que 40 °C e incluso de manera más deseable se ajusta para que sea igual o menor que 30 °C.

La ferrita se forma durante el recocido a una temperatura de 750 °C a 900 °C o durante el enfriamiento a partir de la temperatura máxima de 650 °C. Por consiguiente, para una mejora adicional del estiramiento, en caso de que la relación de área de ferrita de la microestructura se ajuste en un valor igual o mayor que un 40 %, de manera deseable, la temperatura de recocido se ajusta que para sea menor que 840 °C. Ajustando la temperatura de recocido para que se menor que 840 °C, la fracción de ferrita en el momento del recocido se vuelve mayor, y por consiguiente es posible obtener una estructura que contiene mucha ferrita incluso tras el enfriamiento. Además, la estructura que fue austenita en el momento del recocido se transforma en cualquiera de martensita, bainita, austenita residual y perlita, tras el enfriamiento.

Por otra parte, para mejorar más la expansibilidad de orificios, en caso de que la relación de área de martensita y bainita de la microestructura se ajuste para que sea mayor que un 60 %, de manera deseable la temperatura de recocido se ajusta para que sea igual o mayor que 840 °C. Ajustando la temperatura de recocido en un valor igual o mayor que 840 °C, la fracción de austenita en el momento del recocido puede aumentar. La austenita se transforma en bainita o martensita en el enfriamiento tras el recocido, y, por consiguiente, la fracción de bainita y martensita se puede volver elevada.

Con respecto al recocido antes del metalizado, se puede aplicar un método de Sendzimir de “calentamiento de la chapa de acero en una atmósfera no oxidante tras el desengrasado y el decapado, recocido en una atmósfera de reducción que contiene H2 y N2, posterior enfriamiento en las proximidades de la temperatura del baño de metalizado, e inmersión de la chapa de acero en el baño de metalizado”, un método completo de horno reductor de “ajuste de una atmósfera en el momento del recocido, primero oxidación de una superficie de chapa de acero, posterior limpieza antes del metalizado por medio de reducción, a continuación inmersión de la chapa de acero en un baño de metalizado”, o un método de flujo de “tras el desengrasado y decapado de la chapa de acero, tratamiento de flujo usando cloruro amónico o similar y posterior introducción de la chapa de acero en un baño de metalizado”, tras modificar el método si fuese necesario de acuerdo con los procesos de la realización.

Tras concluir el recocido, se enfría la chapa de acero hasta un intervalo de temperaturas de 500 °C a 750 °C (primer enfriamiento o tercer enfriamiento). Se ajusta una tasa de enfriamiento promedio a partir de la temperatura máxima de calentamiento del recocido a un valor de 1,0 °C/s a 200 °C/s. No resulta deseable ajustar la tasa de enfriamiento a un valor menor de 1 °C/s, ya que la productividad se ve degradada de forma significativa. Por otra parte, debido a que un aumento excesivo de la tasa de enfriamiento provoca un aumento del coste de fabricación, preferentemente el límite superior es de 200 °C/s.

Después de eso, se lleva a cabo el enfriamiento a una tasa de enfriamiento que es igual o mayor que 1 °C/s y es más rápida que la primera tasa de enfriamiento, hasta un intervalo de temperaturas entre una temperatura que es menor que la temperatura del baño de galvanizado por inmersión en caliente en 40 °C y una temperatura que es mayor que la temperatura del baño de galvanizado por inmersión en caliente en 50 °C (segundo enfriamiento). Se ajusta la tasa de enfriamiento para que sea igual o mayor que 1 °C/s debido a que, si la tasa de enfriamiento es baja, se generan ferrita o perlita de forma excesiva en el proceso de enfriamiento y, por consiguiente, resulta difícil garantizar una resistencia igual o mayor que 980 MPa. Al mismo tiempo, debido a que un aumento excesivo de la tasa de enfriamiento aumenta el coste de fabricación, preferentemente se ajusta el límite superior en 200 °C/s. En la realización, se ajusta la temperatura del baño de galvanizado por inmersión en caliente para que sea de 440 °C a 460 °C.

En lugar del segundo enfriamiento, antes de sumergir la chapa de acero en el baño de metalizado, se puede llevar a cabo el enfriamiento (cuarto enfriamiento) una vez a una temperatura de 25 °C a 500 °C, y posteriormente en caso de que la temperatura de parada de enfriamiento sea menor que la temperatura que es menor que la temperatura del baño de galvanizado por inmersión en caliente en 40 °C, se puede calentar la chapa de acero de nuevo hasta un intervalo de temperaturas de 350 °C a 500 °C y provocar la retención. Cuando se lleva a cabo el enfriamiento en el intervalo de temperaturas descrito anteriormente, se forma una fase dura tal como martensita o bainita a partir de la austenita no transformada durante el enfriamiento. Después de eso, llevando a cabo de nuevo el calentamiento, se atempera la fase dura. El atemperado indica la precipitación de los carburos, o la recuperación y re-configuración de la dislocación, en la fase dura, y mediante la realización del atemperado, se mejora la expansibilidad de orificios, la aptitud de plegado y la resistencia a la fractura retardada. El límite inferior de la temperatura de parada de enfriamiento se ajusta a 25 °C, debido a que un enfriamiento excesivo precisa de una inversión significativa en equipamiento. Además, tras el re-calentamiento y antes de la inmersión en el baño de metalizado, se mantiene la chapa de acero en el intervalo de temperaturas de 350 °C a 500 °C. La retención en este intervalo de temperaturas no solo contribuye al atemperado de martensita, sino que también elimina la irregularidad de temperatura de la chapa en la dirección de la anchura y mejora el aspecto tras el metalizado. En caso de que la temperatura de parada de enfriamiento del cuarto enfriamiento sea de 350 °C a 500 °C, se puede llevar a cabo la retención sin llevar a cabo el pre-calentamiento. El tiempo para llevar a cabo la retención, de manera deseable, se ajusta a un valor igual o mayor que 10 segundos e igual o menor que 1000 segundos, para obtener los efectos del mismo. Con el fin de generar la transformación de bainita y para estabilizar la austenita residual, de manera deseable, el tiempo de retención se ajusta a 20 segundos a 750 segundos y, de manera más deseable, se ajusta a 30 segundos a 500 segundos.

Tras el segundo enfriamiento o retención en el intervalo de temperaturas de 350 °C a 500 °C, se sumerge la chapa de acero en el baño de metalizado y se lleva a cabo el galvanizado por inmersión en caliente. Se ajusta un intervalo de la temperatura de inmersión de la chapa en el baño de metalizado (temperatura de la chapa de acero cuando se sumerge en el baño de galvanizado por inmersión en caliente) a un intervalo de temperaturas entre una temperatura menor que la temperatura del baño de galvanizado por inmersión en caliente en 40 °C y una temperatura mayor que la temperatura del baño de galvanizado por inmersión en caliente en 50 °C. No resulta deseable ajustar la temperatura de inmersión de la chapa en el baño de galvanizado por inmersión en caliente para que sea menor que la temperatura menor que la temperatura del baño de galvanizado por inmersión en caliente en 40 °C, ya que la liberación de calor en el momento de la inmersión en el baño de galvanizado por inmersión en caliente es grande, una parte del cinc fundido se solidifica y el aspecto metalizado se puede ver degradado. En caso de que la temperatura de la chapa antes de la inmersión sea menor que la temperatura menor que la temperatura del baño de galvanizado por inmersión en caliente en 40 °C, adicionalmente se puede llevar a cabo el calentamiento por medio de un método arbitrario antes de la inmersión en el baño de galvanizado por inmersión en caliente para controlar la temperatura de la chapa para que sea igual o mayor que la temperatura menor que la temperatura del baño de galvanizado por inmersión en caliente en 40 °C, y posteriormente se puede sumergir la chapa de acero en el baño de metalizado. Además, si la temperatura de inmersión de la chapa en el baño de metalizado supera la temperatura mayor que la temperatura del baño de galvanizado por inmersión en caliente en 50 °C, se genera un problema operacional que acompaña al aumento de la temperatura del baño de galvanizado por inmersión en caliente. El baño de metalizado puede contener Fe, Al, Mg, Mn, Si, Cr, o similares además de cinc puro.

Si los óxidos cubren la superficie de la chapa de acero, se genera fácilmente un problema tal como la ausencia de metalizado o el retardo de la adición. En particular, el óxido de cinc existe sobre la superficie del baño de galvanizado por inmersión en caliente o en el baño. Debido a que el óxido de cinc y los óxidos formados sobre la superficie de la chapa de acero tienen elevada afinidad y el óxido de cinc se une fácilmente a ellos, se genera fácilmente un problema de ausencia de metalizado o defecto de aspecto. En la realización, debido a que los óxidos de Si, Mn o Al se dispersan en la superficie de la chapa de acero, se genera fácilmente ausencia de metalizado o retardo de la aleación. En caso de dispersar los óxidos para que tengan la relación de área proyectada igual o mayor que un 10 %, con el fin de evitar la fragilidad por hidrógeno, la tendencia de la misma se vuelve significativa. Por consiguiente, en caso de formar los óxidos de la realización sobre la superficie de la chapa de acero, el cinc fundido en el baño de metalizado fluye con una tasa de chorro con un caudal de 10 m/min a 50 m/min, y por consiguiente se evita la unión de la chapa de acero y el óxido de cinc, y tiene lugar la prevención de la ausencia de metalizado y se favorece la aleación. Como resultado de ello, los óxidos se pueden dispersar en la capa metalizada. Normalmente, una película de óxido de Zn o Al, que se denomina espuma, flota en el baño de galvanizado por inmersión en caliente, y esto provoca la ausencia de metalizado o retardo de la aleación. Los presentes inventores han descubierto que, en caso de que los óxidos existan sobre la superficie de la chapa de acero, la espuma se une fácilmente en el momento de la inmersión de la chapa de acero en el baño y, de este modo, se genera fácilmente la ausencia de metalizado (defecto que afecta a la chapa de acero en la capa metalizada). La espuma ligada a la chapa de acero no solo provoca la ausencia de metalizado, sino también retarda la aleación. Esta tendencia se vuelve particularmente significativa en la capa que acero que contiene una gran cantidad de Si o Mn. El mecanismo detallado no resulta evidente, pero se considera que la ausencia de metalizado o el retardo de la aleación se ven favorecidos por la reacción de los óxidos de Si o Mn formados sobre la superficie de la chapa de acero y la espuma, que también está formada por óxidos. Si el caudal es menor que 10 m/min, no se logra el efecto de supresión de la ausencia de metalizado por medio del flujo de chorro, y los óxidos quedan ligados a la superficie de la chapa de acero, y esto provoca el defecto de aspecto. Por otra parte, si el caudal supera 50 m/min, el efecto del mismo se satura, se genera un patrón provocado por el flujo de cinc y también fácilmente un defecto de aspecto. Además, la excesiva inversión en equipamiento aumenta el coste. Por tanto, el caudal de cinc fundido en el baño de metalizado se ajusta a 10 m/min a 50 m/min. En la presente memoria, la dirección de flujo del cinc fundido no está particularmente limitada, y únicamente es preferible controlar una magnitud de flujo.

Tras la inmersión, se toma la chapa de acero sumergida en el baño de metalizado a partir del baño de metalizado y se lleva a cabo la limpieza según sea necesario. Cuando se lleva a cabo la limpieza con respecto a la chapa de acero, es posible controlar la cantidad de placa objeto de unión a la superficie de la plancha de acero (cantidad de unión de placa). La cantidad de unión de placa no está particularmente limitada, pero, de manera deseable, es igual o mayor que 5 g/m2 por cada superficie, desde el punto de vista de aumento adicional de la resistencia a la corrosión. Además, la cantidad de unión de placa, de manera deseable, se ajusta para que sea igual o menor que 100 g/m2 por cada superficie, desde el punto de vista de aumento adicional de la adhesión de metalizado.

En caso de llevar a cabo de forma adicional el tratamiento de metalizado de la capa metalizada, se lleva a cabo a una temperatura igual o menor que 600 °C. Al mismo tiempo, si la temperatura es mayor de 600 °C, se forman carburos para disminuir la fracción en volumen de austenita residual, resulta difícil asegurar una ductilidad excelente, se reblandece la fase dura tal como martensita o se genera una gran cantidad de perlita y, por consiguiente, resulta difícil de garantizar una resistencia de tracción máxima igual o mayor que 980 MPa. Por otra parte, no resulta preferido ajustar la temperatura de tratamiento de aleación para que sea menor que 460 °C, ya que la aleación se retarda y la productividad se degrada. Además, si la temperatura del tratamiento de aleación supera 600 °C, el contenido de Fe en la capa metalizada puede superar un 15 % en masa y, por consiguiente, se pierde la adhesión de la capa metalizada. En caso de no llevar a cabo el tratamiento de aleación, el contenido de Fe en la capa metalizada no supera un 15 % en masa, con tal de que se cumplan las condiciones de la realización.

La Figura 3A y la Figura 3B muestran diagramas de flujo del método de fabricación de acuerdo con una realización de la presente invención descrita con anterioridad.

Además, se puede llevar a cabo un laminado con pase de película para corregir la forma de la chapa de acero y llevar a cabo una mejora de la ductilidad moviendo la introducción de dislocación. La reducción del laminado del laminado con pase de película tras el tratamiento térmico está preferentemente dentro del intervalo de un 0,1 % a un 1,5 %. Si la reducción del laminado es menor que un 0,1 %, el efecto del mismo es suave y el control también resulta difícil, y por tanto se ajusta como límite inferior. Si la reducción de laminado supera un 1,5 %, la productividad disminuye significativamente y, por tanto, éste se ajusta como el límite superior. El pase de película se puede llevar a cabo en línea o fuera de línea. Además, el pase de película con la reducción de laminado deseada se puede llevar a cabo de una vez o se puede llevar a cabo dividido en varias veces.

El material de la chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente de la presente invención se fabrica, en principio, por medio de procesos de refinado, fabricación de acero, colada, laminado en caliente y laminado en frío, que son procesos típicos de fabricación de acero, pero el efecto de la presente invención se puede obtener incluso con el producto fabricado omitiendo parte o la totalidad de los procesos con tal de que se cumplan las condiciones de acuerdo con la presente invención.

Ejemplos

A continuación, se describe la presente invención con más detalle con los ejemplos.

Se calentaron planchas que incluían los componentes mostrados en la Tabla 1 a 1200 °C, se llevó a cabo el laminado en caliente en las condiciones de laminado en caliente divulgadas en la Tabla 2-1 a la Tabla 2-4, y tras llevar a cabo el enfriamiento con agua en una zona de enfriamiento con agua, se realizó un tratamiento de enrollado a las temperaturas mostradas en la Tabla 2-1 y la Tabla 2-4. El espesor de las chapas laminadas en caliente se ajustó dentro del intervalo de 2 mm a 4,5 mm. Tras el decapado de las chapas laminadas en caliente, se llevó a cabo un laminado en frío a una reducción de laminado en frío predeterminada para ajustar el espesor de lámina tras el laminado en frío a 1,2 mm, y se obtuvieron chapas laminadas en frío. Después de eso, se retuvieron las chapas laminadas en frío en las condiciones de la Tabla 2-1 y la Tabla 2-4 en un intervalo de temperaturas de 550 °C a 750 °C en un equipo de galvanizado en continuo en las condiciones mostradas en la Tabla 2-1 a Tabla 2-4, posteriormente se llevó a cabo el recocido, enfriamiento, y en caso necesario, el re-calentamiento y se sumergieron en el baño de galvanizado por inmersión en caliente que se controló para que tuviera las condiciones predeterminadas, y posteriormente se enfriaron a temperatura ambiente (25 °C). Se ajustó una concentración de Al efectiva en el baño de metalizado en un intervalo de un 0,09 % en masa a un 0,17 % en masa. Se sumergió una parte de la chapa de acero en el baño de galvanizado por inmersión en caliente, posteriormente se sometió al tratamiento de aleación en diversas condiciones, y se enfrió a temperatura ambiente. Se ajustó un peso de revestimiento en ese momento a aproximadamente 35 g/m2 para ambas superficies. Finalmente, se llevó a cabo el laminado con pase de película para las chapas de acero obtenidas con una reducción de laminado de un 0,4 %. Las propiedades de la chapa de acero fabricada en las condiciones descritas anteriormente se muestran en la Tabla 3-1 y la Tabla 3-4.

En el ensayo de tracción, se recogió una pieza de ensayo JIS N.° 5 como muestra procedente de la chapa que tenía un espesor de 1,2 mm en una dirección ortogonal a la dirección de laminado, y se evaluó la propiedad de tracción basada en JIS Z2241:2011.

La observación de los óxidos en la capa metalizada se llevó a cabo llevando a cabo observando la estructura con el corte transversal de la chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente. Tras el procesado del corte transversal de la superficie de la chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente para dar lugar a escamas finas con el fin de incorporar la capa metalizada con el dispositivo de procesado de haz iónico de enfoque, se llevaron a cabo la observación por medio de FE-TEM y el análisis de composición por medio de espectrometría de rayos-X con dispersión de energía (EDX). Se llevó a cabo la observación a 5 campos visuales con un aumento de 10.000 veces a 50.000 veces y se determinó la composición o la relación de área.

Se midió el contenido de Fe y Al en la capa metalizada disolviendo la capa metalizada en una disolución acuosa de HCl al 5 % a la cual se había añadido un inhibidor, retirando los óxidos no disueltos, y a continuación llevando a cabo el análisis por emisión de ICP de la disolución. Se midieron tres muestras y se ajustó el valor promedio a % de Fe de la capa metalizada.

La evaluación de la composición o la relación de área de los óxidos se puede llevar a la práctica realizando la observación de la estructura con el corte transversal de la capa de acero galvanizada por inmersión en caliente. Por ejemplo, existe un método de procesado del corte transversal de la chapa de acero para dar lugar a escamas finas, con el fin de incorporar la capa metalizada con el dispositivo de procesado de haz iónico de enfoque, y posteriormente llevando a cabo la observación con microscopia electrónica de transmisión y emisión de campo (FE-TEM) y el análisis de composición con espectrometría de rayos-X con dispersión de energía (EDX). Tras la fabricación de las muestras para observación con un dispositivo de procesado FIB, se observaron los óxidos con FE-TEM a 50.000 aumentos. Además, mediante el análisis de los óxidos con EDX, fue posible identificar los óxidos. Con el fin de provocar la incorporación de los óxidos que contienen uno o más de los óxidos que contienen Si, Mn o Al, independientemente o en combinación de unos con otros, en la capa metalizada, después de la formación de los óxidos de los elementos oxidables sobre la superficie de la chapa de acero en el proceso de recocido del CGL, es necesario llevar a cabo el metalizado e introducir los óxidos en la capa metalizada.

A continuación, con el fin de evaluar la resistencia a la fractura retardada, se llevaron a cabo la fabricación de piezas de ensayo por medio de ensayo de plegado en U y un ensayo de resistencia a la fractura retardada por medio de carga electrolítica. Se evaluó la resistencia a la fractura retardada de la chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente fabricada en base al método de la presente invención, conforme al método divulgado en el Documento 3 que no es patente.

Con detalle, tras llevar a cabo el corte mecánico de la chapa de acero, se sometió el corte transversal a trituración mecánica, y se llevó a cabo el ensayo de plegado en U a 10R. Se unió una galga extensiométrica al centro de la pieza de ensayo obtenida, y se comprimieron ambos extremos de la pieza de ensayo con el tornillo para aplicar tensión. Se calculó la tensión aplicada por medio de la deformación de la galga extensiométrica sometida a evaluación. Para la tensión de carga, se aplicó una tensión correspondiente a 0,7 de TS, una tensión de 700 MPa en caso de que la chapa de acero tuviera un TS de 980 MPa, una tensión de 840 MPa en caso de que la chapa de acero tuviera un TS de 1180 MPa, y una tensión de 925 MPa en caso de que la chapa de acero tuviera un Ts de 1320 MPa. Esto es porque se considera que la tensión residual introducida en el momento de la formación tiene una relación con el TS de la chapa de acero.

Además, se evaluó la expansibilidad de orificios en base a JFS T1001.

Se sumergió la pieza de ensayo de plegado en U obtenida en una disolución de tiocianato de amonio, se ajustó la chapa de acero como cátodo y se ajustó el electrodo de platino como ánodo, se hizo circular una corriente eléctrica a una densidad de corriente de 0,1 mA/cm2, y se llevó a cabo el ensayo de carga electrostática durante 2 horas. El hidrógeno generado en el ensayo de carga electrostática puede penetrar en la chapa de acero para provocar la fractura retardada. Tras el ensayo de carga electrostática, se tomó la pieza de ensayo de la disolución y se observó visualmente la parte central de la pieza de ensayo de plegado en U, para inspeccionar la presencia o ausencia de fisuras. No obstante, la capa metalizada se puede fisurar en el momento del ensayo de plegado en U, y cuando se observa la superficie tras el ensayo de carga electrolítica, las fisuras del mismo se pueden determinar incorrectamente como fisuras generadas por la fractura retardada. En la presente memoria, tras el ensayo de fractura retardada, se disolvió la capa metalizada en la disolución acuosa de HCl al 5 % a la cual se había añadido un inhibidor, y se observaron la presencia y ausencia de fisuras sobre la superficie de la chapa de acero. Debido a que se aplica una gran tensión a la parte procesada por plegado, si se genera fisuración, el avance de la misma es rápido. Por consiguiente, en los ejemplos, en caso de presencia de fisuras, todas ellas se hacen fisuras de apertura grandes, y se puede determinar visualmente de forma sencilla la presencia o ausencia de las mismas. En los ejemplos, mediante el uso de un vidrio de aumento o un estereomicroscopio, se observaron con precaución las piezas de ensayo, se confirmó de nuevo la presencia o ausencia de fisuras y se confirmó que no había fisuras finas en caso de no existir fisuras de apertura.

En los resultados del ensayo de fractura retardada mostrados en la Tabla 3-1 a la Tabla 3-4, “BUENA” indica que no se generaron fisuras en la parte final y “MALA” indica que se generaron fisuras en la parte final.

Se evaluaron las propiedades metalizado como se muestra a continuación.

BUENA: sin parte no metalizada

MALA: se observa parte no metalizada

Se evaluó la resistencia a la formación de polvo determinando si tuvo lugar o no la formación de polvo, cuando se lleva a cabo el prensado.

BUENA: no tuvo lugar la formación de polvo

MALA: tuvo lugar la formación de polvo

En un ejemplo que incluye una parte no metalizada, no se obtuvo suficiente adhesión de la capa metalizada.

La resistencia de tracción medida, resistencia a la fractura retardada, propiedades de metalizado y % Fe en la capa metalizada se muestran en la Tabla 3-1 a Tabla 3-4. Se encuentra que todas las chapas de acero de la presente invención tienen una resistencia elevada igual o mayor que 980 MPa y tienen una excelente resistencia a la fractura retardada y propiedades de metalizado (resistencia a la formación de polvo y ausencia de metalizado).

Por otra parte, en los ejemplos en los que cualesquiera de las condiciones están fuera del intervalo de la presente invención, al menos una de la resistencia de tracción, la resistencia de fractura retardada y las propiedades de metalizado (resistencia a la formación de polvo y ausencia de metalizado) se ven degradadas.

En un ejemplo en el que la reducción de laminado en frío se ajusta a igual o menos de un 90 %, la chapa se rompe en mitad del proceso y podría suceder que la chapa no pasase. Además, en un ejemplo en el que la reducción de laminado en frío se ajusta a menos de un 30 %, la forma de la chapa no fue estable, se generaron dificultades en el momento del paso de la chapa y, por tanto, se detuvo el paso de la chapa. Debido a que podría suceder que ambas chapas de acero no se evaluaran, los resultados de las mismas no se muestran en las Tablas.

El resto de los componentes de la Tablas 1 indican Fe e impurezas inevitables, y “-“ indica “no detectado”. Los valores subrayados de las Tablas indican valores fuera del intervalo de la presente invención. “*1”, “*2”, “*3” y “*4” en las Tablas 2 y 3 están como descripción en la parte inferior de la Tabla 3-1. Además, GI en las Tablas indica la chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente que incluye una capa galvanizada por inmersión en caliente, y GA indica la chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente que incluye la capa galvanizada, es decir, la chapa galva-recocida.

Tabla 1

Tabla 1(1/2)

COMPONENTE QUÍMICO % en masa

LOS VALORES SUBRAYADOS INDICAN VALORES FUERA DEL INTERVALO DE LA PRESENTE INVENCIÓN.

Tabla 1(2/2)

COMPONENTE QUÍMICO % en masa

[Tabla 3-1]

Tabla 3-1(1/2)

LOS VALORES SUBRAYADOS INDICAN VALORES FUERA DEL INTERVALO DE LA PRESENTE

INVENCIÓN.

F: FERRITA, B: BAINITA, yR. AUSTENITA RESIDUAL, M: MARTENSITA, P: PEARLITA

*1: EN UN CASO EN EL QUE LA ESTRUCTURA CONTIENE FERRITA Y CARBUROS, SE

CONTARON LOS CARBUROS COMO FERRITA.

*2 INDICA QUE EL RE-CALENTAMIENTO NO SE LLEVÓ A CABO YA QUE LA

TEMPERATURA DE CHAPA ES MAYOR QUE 350 °C.

*3 INDICA QUE EL TRATAMIENTO DE ALEACIÓN NO SE LLEVA A CABO.

*4 INDICA QUE EL LAMINADO EN FRÍO NO SE PODRÍA LLEVAR A CABO YA QUE LA

TEMPERATURA DE ENRROLLADO ES BAJA Y LA RESISTENCIA DE UNA CHAPA

LAMINADA EN CALIENTE ES EXCESIVAMENTE GRANDE.

Tabla 3-1(2/2)

LOS VALORES SUBRAYADOS INDICAN VALORES FUERA DEL INTERVALO DE LA PRESENTE

INVENCIÓN.

F: FERRITA, B: BAINITA, ^yR. AUSTENITA RESIDUAL, M: MARTENSITA, P: PEARLITA

*1: EN UN CASO EN EL QUE LA ESTRUCTURA CONTIENE FERRITA Y CARBUROS, SE

CONTARON LOS CARBUROS COMO FERRITA.

*2 INDICA QUE EL RE-CALENTAMIENTO NO SE LLEVÓ A CABO YA QUE LA

TEMPERATURA DE CHAPA ES MAYOR QUE 350 °C.

*3 INDICA QUE EL TRATAMIENTO DE ALEACIÓN NO SE LLEVA A CABO.

*4 INDICA QUE EL LAMINADO EN FRÍO NO SE PODRÍA LLEVAR A CABO YA QUE LA

TEMPERATURA DE ENRROLLADO ES BAJA Y LA RESISTENCIA DE UNA CHAPA

LAMINADA EN CALIENTE ES EXCESIVAMENTE GRANDE.

Tabla 3-2(1/2)

Tabla 3-2(2/2)

Aplicabilidad industrial

La presente invención proporciona una chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente de alta resistencia que resulta apropiada para un miembro estructural, un miembro de refuerzo y un miembro de suspensión para un vehículo, tiene una resistencia de tracción igual o mayor que 980 MPa y tiene excelente resistencia a la fractura retardada, a bajo coste. Por consiguiente, cabe esperar una gran contribución a la reducción de peso en automóviles y el efecto industrial es extremadamente elevado.

Claims

REIVINDICACIONES

1.- Una chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente que comprende:

una chapa de acero; y

una capa metalizada sobre una superficie de la chapa de acero,

en la que la capa de acero contiene, en % en masa,

C: igual o más de un 0,05 % y menos de un 0,40 %,

Si: de un 0,5 % a un 3,0 %,

Mn: de un 1,5 % a un 3,0 %,

O: limitado a un 0,006 % o menos,

P: limitado a un 0,04 % o menos,

S: limitado a un 0,01 % o menos,

Al: limitado a un 2,0 % o menos,

N: limitado a un 0,01 % o menos, y opcionalmente, uno o dos o más de

Cr: de un 0,05 % a un 1,0 %,

Mo: de un 0,01 % a un 1,0 %,

Ni: de un 0,05 % a un 1,0 %,

Cu: de un 0,05 % a un 1,0 %,

Nb: de un 0,005 % a un 0,3 %,

Ti: de un 0,005 % a un 0,3 %,

V: de un 0,005 % a un 0,5 %,

B: de un 0,0001 % a un 0,01 %,

Ca: de un 0,0005 % a un 0,04 %,

Mg: de un 0,0005 % a un 0,04 %, y

REM: de un 0,0005 % a un 0,04 %, y

el resto que incluye Fe e impurezas inevitables,

en la que la microestructura de la chapa de acero contiene,

en fracción en volumen, igual o más de un 20 % e igual o menos de un 99 % en total de uno o dos de una martensita y una bainita, y

una estructura residual que incluye una ferrita, y uno o dos de una austenita residual de menos de un 8 % en fracción en volumen, y una perlita de igual o menos de un 10 % en fracción en volumen,

en la que la resistencia de tracción de la chapa de acero es igual o mayor que 980 MPa,

en la que la capa metalizada es una capa galvanizada por inmersión en caliente que contiene óxidos que incluyen uno o dos o más de Si, Mn y Al, contiene igual o menos de un 15 % en masa de Fe, y el resto que incluye Zn, Al e impurezas inevitables,

en la que cuando se observa un corte transversal que incluye la chapa de acero y la capa galvanizada por inmersión en caliente en la dirección de espesor de la chapa, la relación de área proyectada que es la relación de área obtenida dividiendo la longitud de los óxidos proyectados en la interfaz entre la capa galvanizada por inmersión en caliente y la chapa de acero entre la longitud de la interfaz entre la capa galvanizada por inmersión en caliente y la chapa de acero, es igual o mayor que un 10 % e igual o menor que un 90 %, y

en la que la relación de área proyectada es un promedio de valores medidos a 5 campos visuales con un aumento de 10.000 veces.

2. - La chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente de acuerdo con la reivindicación 1,

en la que, en lugar de la capa galvanizada por inmersión en caliente, la capa metalizada es una capa galva-recocida que contiene óxidos que incluyen uno o dos o más de Si, Mn y Al, contiene igual o más de un 7 % en masa e igual o menos de un 15 % en masa de Fe, y el resto que incluye Zn, Al e impurezas inevitables, y

en la que cuando se observa un corte transversal que incluye la chapa de acero y la capa galva-recocida en la dirección de espesor de la chapa, la relación de área proyectada que es la relación de área obtenida dividiendo la longitud de los óxidos proyectados en la interfaz entre la capa galva-recocida y la chapa de acero entre la longitud de la interfaz entre la capa galva-recocida y la chapa de acero, es igual o mayor que un 10 % e igual o menor que un 90 %.

3. - La chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente de acuerdo con la reivindicación 1 o 2,

en la que la microestructura contiene, en fracción en volumen, de un 40 % a un 80 % de ferrita.

4. - La chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente de acuerdo con la reivindicación 1 o 2,

en la que la microestructura contiene, en fracción en volumen, más de un 60 % de uno o dos de martensita y bainita.

5. - Un método de fabricación de una chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende:

colar un acero fundido que incluye componentes químicos de acuerdo con la reivindicación 1 para obtener un acero; calentar el acero hasta un primer intervalo de temperaturas de 1100 °C a menos de 1300 °C, directamente o tras el enfriamiento;

completar el laminado en caliente del acero a una temperatura igual o mayor que el punto de transformación Ar3; enrollar el acero en un segundo intervalo de temperaturas de 300 °C a 700 °C;

decapar el acero;

llevar a cabo el laminado en frío del acero con una reducción acumulada de laminado de un 40 % a un 80 %, usando un molino de laminado en frío que incluye un laminador de trabajo que tiene un diámetro de laminador de 200 mm a 1400 mm;

retener el acero en un tercer intervalo de temperaturas de 550 °C a 750 °C durante 20 segundos a 2000 segundos, durante el calentamiento del acero a una temperatura de recocido, cuando el acero pasa a través de una línea de galvanizado continuo;

mantener el acero en un cuarto intervalo de temperaturas de 750 °C a 900 °C durante 10 segundos a 1000 segundos, en una atmósfera de N2 en la que la concentración de H2 es igual o menor que un 20 % y la temperatura de condensación es igual o mayor que -20 °C, al tiempo que se lleva a cabo el recocido;

llevar a cabo un primer enfriamiento del acero hasta un quinto intervalo de temperaturas de 500 °C a 750 °C a una tasa promedio de enfriamiento de 1 °C/s a 200 °C/s;

llevar a cabo un segundo enfriamiento del acero hasta un sexto intervalo de temperaturas entre una temperatura que es menor que la temperatura del baño de galvanizado por inmersión en caliente en 40 °C y una temperatura que es mayor que la temperatura del baño de galvanizado por inmersión en caliente en 50 °C, a una tasa promedio de enfriamiento que es de 1 °C/s a 200 °C/s y que es más rápida que la tasa promedio de enfriamiento del primer enfriamiento;

galvanizar el acero por medio de inmersión del mismo en un baño de galvanizado por inmersión en caliente que fluye a una velocidad de flujo de 10 m/min a 50 m/min tras ajustar la temperatura de inmersión de la chapa en el baño de metalizado que es la temperatura cuando se sumerge el acero en el baño de galvanizado por inmersión en caliente, como sexto intervalo de temperaturas; y

enfriar el acero hasta una temperatura igual o menor que 40 °C.

6. - El método de fabricación de una chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente de acuerdo con la reivindicación 5, que comprende;

después del primer enfriamiento,

llevar a cabo un enfriamiento adicional del acero a una temperatura de 500 °C a 25 °C, a una tasa promedio de enfriamiento que es de 1 °C/s a 200 °C/s y es más rápida que la tasa promedio de enfriamiento del primer enfriamiento;

calentar el acero de nuevo hasta un intervalo de temperaturas de 350 °C a 500 °C, en un caso en el que la temperatura de parada de enfriamiento del enfriamiento adicional es menor que 350 °C, reteniendo el acero en el intervalo de temperaturas de 350 °C a 500 °C;

galvanizar el acero por medio de inmersión del mismo en un baño de galvanizado por inmersión en caliente que fluye a una velocidad de flujo de 10 m/min a 50 m/min, tras ajustar la temperatura de inmersión de la chapa en el baño de metalizado que es la temperatura cuando se sumerge la chapa en el baño de galvanizado por inmersión en caliente, como un intervalo de temperaturas entre una temperatura que es menor que la temperatura del baño de galvanizado por inmersión en caliente en 40 °C y una temperatura que es mayor que la temperatura del baño de galvanizado por inmersión en caliente en 50 °C;

llevar a cabo un tratamiento de aleación del acero en un intervalo de temperaturas igual o menor que 600 °C; y

enfriar al acero a una temperatura igual o menor que 40 °C.

7. - El método de fabricación de una chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente de acuerdo con la reivindicación 5 o 6, en el que el recocido se lleva a cabo a una temperatura menor que 840 °C.

8. - El método de fabricación de una chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente de acuerdo con la reivindicación 5 o 6, en el que el recocido se lleva a cabo a una temperatura igual o mayor que 840 °C.