Acero, producto plano de acero, elemento de construcción de acero y procedimiento para la fabricación de un elemento de construcción de acero.

Acero para la fabricación de un elemento de construcción de acero mediante conformación en caliente con endurecimiento posterior, que contiene

(en % en peso)

C: 0,15 - 0,40 %,

Mn: 1,0 - 2,0 %,

Al: 0,2 - 1,6 %,

Si: 0 - 1,4 %,

suma de los contenidos de Si y Al: 0,25 - 1,6 %,

P: 0 - 0,10 %,

S: 0 - 0,03 %,

Cr: 0 - 0,5 %,

Mo: 0 - 1,0 %,

N: 0 - 0,01 %,

Ni: 0 - 2,0 %,

Nb: 0,012 - 0,04 %,

Ti: 0 - 0,40 %,

B: 0,0010 - 0,0050 %,

Ca: 0 - 0,0050 %,

resto hierro e impurezas inevitables.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/055117.

Solicitante: THYSSENKRUPP STEEL EUROPE AG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: KAISER-WILHELM-STRASSE 100 47166 DUISBURG ALEMANIA.

Inventor/es: GERBER, THOMAS, HECKELMANN, ILSE, HELLER, THOMAS, MURA,JULIA, NORDEN,MARTIN, VIVES DIAZ,NICOLAS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO... > ALEACIONES (tratamiento de alegaciones C21D, C22F) > Aleaciones ferrosas, p. ej. aleaciones del acero... > C22C38/12 (que contienen tungsteno, tántalo, molibdeno, vanadio o niobio)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO... > ALEACIONES (tratamiento de alegaciones C21D, C22F) > Aleaciones ferrosas, p. ej. aleaciones del acero... > C22C38/04 (que contienen manganeso)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO... > ALEACIONES (tratamiento de alegaciones C21D, C22F) > Aleaciones ferrosas, p. ej. aleaciones del acero... > C22C38/06 (que contienen aluminio)

PDF original: ES-2524352_T3.pdf

 

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Acero, producto plano de acero, elemento de construcción de acero y procedimiento para la fabricación de un elemento de construcción de acero.

Fragmento de la descripción:

Acero, producto plano de acero, elemento de construcción de acero y procedimiento para la fabricación de un elemento de construcción de acero La invención se refiere a un acero, un producto plano de acero, un elemento de construcción de acero fabricado a partir del mismo y un procedimiento para la fabricación de un elemento de construcción de acero.

Los requerimientos en la industria automovilística de parte de la autoridad legislativa aumentan en los últimos años. Por un lado se requiere una elevada seguridad del pasajero en caso de colisión, por otro lado la construcción ligera representa una condición previa importante para la minimización de la emisión de CO2 y del consumo de combustible. Al mismo tiempo crecen por parte del usuario los requerimientos de confort, lo que conduce a un aumento de peso del automóvil debido a la elevada proporción de componentes electrónicos. Para cumplir estos requerimientos contradictorios, la industria automovilística y la industria de acero plano apuestan fuertemente por la construcción ligera de vehículos en la zona de la estructura de carrocería.

Para elementos de construcción de automóviles relevantes en la colisión son adecuados en particular elementos de construcción conformados en caliente, endurecidos en prensa de aceros al manganeso y boro. Un ejemplo típico de esta calidad de acero es el acero al MnB conocido por la denominación “22MnB5” (número de material 1.5528) . Las posibilidades de uso de elementos de construcción generados a partir de aceros al MnB, endurecidos en prensa son por ejemplo montante B, refuerzo para montante B y parachoques de carrocerías de turismos. Mediante una conformación en caliente y un endurecimiento en prensa combinados pueden fabricarse elementos de construcción con geometrías complejas y las más altas resistencias (Rm: aproximadamente 1500 MPa; Rp 0, 2: aproximadamente 1100 MPa) .

Los elementos de construcción así obtenidos están caracterizados por una estructura predominantemente martensítica. Su alta resistencia permite básicamente una clara reducción de los espesores de pared y con ello un peso del elemento de construcción igualmente reducido de manera clara. Sin embargo, los elementos de construcción endurecidos en prensa en caliente a partir de aceros al MnB presentan normalmente sólo una baja ductilidad (A80: aproximadamente un 5 -6 %) . Para evitar un fallo en caso de colisión se construye por tanto en la práctica el espesor de chapa de elementos de construcción endurecidos en prensa en caliente por motivos de seguridad por regla general de manera claramente más grueso de lo que esto sería en realidad necesario considerando su resistencia.

Para aprovechar por un lado el potencial de construcción ligera de elementos de construcción de aceros del tipo en cuestión, sin embargo por otro lado garantizar también el comportamiento de deformación necesario en caso de colisión, se fabrican elementos de construcción de carrocería de los denominados “tailored blanks, aceros en bruto a medida”. A este respecto se trata de llantones para chapa que están compuestos de recortes de distintas calidades de acero. Así se facilita para la fabricación de un montante B de una carrocería de turismos por ejemplo un “tailored blank”, cuya zona asignada a la parte superior del montante B está compuesta de un acero 22MnB5. En la base de la zona asignada al montante B del tailored blank está prevista entonces una calidad de acero que presenta también tras el endurecimiento en prensa en caliente una ductilidad superior. Un acero que se tiene en cuenta para ello se conoce por la denominación H340LAD (número de material 1.0933) .

También cuando mediante el uso de tailored blanks pueden conseguirse reducciones de peso esenciales con propiedades de uso al mismo tiempo optimizadas de los elementos de construcción fabricados a partir de esto, las zonas que están compuestas del material más dúctil deben tener en la zona crítica del respectivo elemento de construcción por regla general un espesor de chapa más alto para poder absorber en el funcionamiento normal cargas que pesan sobre el elemento de construcción. Esto tiene como consecuencia a su vez un peso correspondientemente más alto para todo el elemento de construcción.

Existe por tanto generalmente el deseo de fabricar elementos de construcción sumamente cargados, tal como se emplean en la construcción en particular en carrocerías de vehículos, a partir de un material de chapa de acero, en el que están combinadas altas resistencias con buenas propiedades de alargamiento.

Una primera dirección de desarrollo que cumpla este requerimiento se refiere a una optimización del procedimiento de fabricación. Así debe poder generarse, mediante una regulación de la velocidad de enfriamiento, una calidad de acero con estructura martensítica y alargamiento de rotura mejorado. Un ejemplo de este modo de proceder se describe en el documento EP 1 642 991 B1 y prevé una velocidad de enfriamiento alta y a continuación una más lenta hasta conseguir la temperatura de interrupción de la martensita. De esta manera se fabrica una martensita incluso revenida, que presenta un alargamiento de rotura mejorado. Una dirección de desarrollo alternativa consiste en la optimización del procedimiento para la fabricación de una calidad con estructura de múltiples fases por medio de la denominada “semiconformación en caliente”. En este procedimiento se calienta el producto de acero plano que va conformarse para dar el elemento de construcción respectivo hasta una temperatura que se encuentra entre la temperatura Ac1 y la temperatura Ac3, a la que el acero presenta una estructura de dos fases. Si el elemento de construcción así calentado se endurece en prensa en caliente, el elemento de construcción fabricado presenta tras

el enfriamiento, en comparación con elementos de construcción austenitizados de manera convencional y endurecidos, una proporción de martensita más baja y proporciones más altas de fases más dúctiles, tales como ferrita o austenita. Al mismo tiempo, los elementos de construcción tienen aún una resistencia comparativamente alta. Así se obtienen en elementos de construcción semiconformados en caliente resistencias a la tracción Rm de 800 -1000 MPa con valores de alargamiento de rotura reducidos sólo de manera insignificante (A80 de aproximadamente el 10-20 %) en comparación con el estado de partida. Un procedimiento de este tipo se describe por ejemplo en el documento WO 2007/034063 A1.

La solicitud de patente WO 2008/102012 persigue un concepto comparativo, sin embargo con especial énfasis sobre la formación de un revestimiento aplicado para la protección frente a la corrosión. En este estado de la técnica se predetermina únicamente que la temperatura de calentamiento se encuentra por encima de la temperatura Ac1 y debe seleccionarse considerando un posible crecimiento de grano y la evaporación del revestimiento a base de Zn del producto plano de acero, a partir del cual se conforma el elemento de construcción. El producto plano de acero procesado respectivamente está compuesto a este respecto según distintos conceptos de aleación. Así el respectivo acero puede contener (en % en peso) del 0, 15 -0, 25 % de C, del 1, 0 -1, 5 % de Mn, del 0, 1 -0, 35 % de Si, como máximo el 0, 8 % de Cr, en particular del 0, 1 -0, 4 % de Cr, como máximo el 0, 1 % de Al, hasta el 0, 05 % de Nb, en particular como máximo el 0, 03 % de Nb, hasta el 0, 01 % de N, del 0, 01 -0, 07 % de Ti, < 0, 05 % de P, en particular < 0, 03 % de P, < 0, 03 % de S, de > 0, 0005 a < 0, 008 % de B, en particular al menos el 0, 0015 % de B, y como resto impurezas inevitables y hierro, aplicándose para el contenido de Ti que éste es... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Acero para la fabricación de un elemento de construcción de acero mediante conformación en caliente con endurecimiento posterior, que contiene (en % en peso) 5

C: 0, 15 -0, 40 %, Mn: 1, 0 -2, 0 %, Al: 0, 2 -1, 6 %, Si: 0 -1, 4%, suma de los contenidos de Si y Al: 0, 25 -1, 6 %,

P: 0 -0, 10%,

S: 0 -0, 03%, Cr: 0 -0, 5%, Mo: 0 -1, 0%,

N: 0 -0, 01%, Ni: 0 -2, 0%, Nb: 0, 012 -0, 04 %, Ti: 0 -0, 40%,

B: 0, 0010 -0, 0050 %, Ca: 0 -0, 0050 %, resto hierro e impurezas inevitables.

2. Acero según la reivindicación 1, caracterizado por que la suma de sus contenidos de Al y Si asciende al menos al 0, 5 % en peso.

3. Acero según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que su contenido de Al asciende al menos al 0, 4 % en peso.

4. Acero según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que su contenido de Ti cumple la condición % de Ti - (3, 42 x% de N) >0, 005 %enpeso en la que con % de Ti se designa su respectivo contenido de Ti y con % de N, su respectivo contenido de N.

5. Acero según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que en el caso de que para su contenido de Ti se aplique % de Ti - (3, 42 x% de N) ≤ 0, 005 % en peso,

se cumple la condición 0, 0015 ≤ % de N -% de Ti/3, 42 ≤ 0, 0060 % en peso en donde con % de Ti se designa su respectivo contenido de Ti y con % de N, su respectivo contenido de N. 30

6. Producto plano de acero para la fabricación de un elemento de construcción de acero, caracterizado por que presenta al menos una zona que está compuesta de acero altamente resistente, obtenido de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5.

7. Producto plano de acero según la reivindicación 6, caracterizado por que está compuesto de manera homogénea del acero altamente resistente.

8. Producto plano de acero según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que al menos una de sus superficies está revestida con un revestimiento de protección frente a la oxidación. 40

9. Elemento de construcción de acero fabricado a partir de un producto plano de acero obtenido de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 8, estando compuesta su estructura en la zona del acero altamente resistente, obtenido de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, de martensita, austenita y hasta el 20 % en superficie de ferrita.

10. Elemento de construcción de acero según la reivindicación 9, caracterizado por que en la zona del acero altamente resistente el contenido de martensita de su estructura asciende a al menos el 75 % en superficie.

11. Elemento de construcción de acero según una de las reivindicaciones 9 o 10, caracterizado por que en la zona del acero altamente resistente el contenido de austenita de su estructura asciende a al menos el 2 % en superficie. 50

12. Elemento de construcción de acero según una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado por que su superficie está revestida con un revestimiento de protección frente a la oxidación.

13. Procedimiento para la fabricación de un elemento de construcción de acero obtenido de acuerdo con una de las 5 reivindicaciones 9 a 12 que comprende las siguientes etapas de trabajo:

- facilitar un producto plano de acero configurado de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 9, -calentar el producto plano de acero hasta una temperatura que asciende a 780 -950 º C, -conformar en caliente el producto plano de acero para obtener el elemento de construcción de acero,

-enfriar de manera acelerada el elemento de construcción de acero, de modo que el elemento de construcción de acero obtenido tras el enfriamiento presenta al menos en la zona del acero altamente resistente una estructura que está compuesta de martensita, austenita y hasta el 20 % en superficie de ferrita.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado por que la velocidad de enfriamiento durante el 15 enfriamiento del elemento de construcción de acero asciende al menos a 25 º C/s.