PROCEDIMIENTO DE FABRICACIÓN DE UN PIEZA DE ÁCERO DE MICROESTRUCTURA MULTIFÁSICA.

Procedimiento de fabricación de una pieza de acero de microestructura multifásica La presente invención se refiere a un procedimiento de fabricación de una pieza de acero de microestructura multifásica homogénea en cada una de las zonas de la indicada pieza, y que presenta altas características mecánicas. Con el fin de responder a las exigencias de aligeramiento de las estructuras de automóviles, es conocido utilizar bien sea los aceros TRIP (significando este término transformation induced plasticity (transformación inducida por deformación plástica), o los aceros de doble-fase que unen una resistencia mecánica muy elevada con posibilidades de deformación muy elevadas. Los aceros TRIP tienen una microestructura compuesta por ferrita, austenita residual y eventualmente bainita y martensita, que les permite alcanzar resistencias a la tracción que van de 600 a 1000 MPa. Los aceros de doble-fase tienen una microestructura compuesta por ferrita y martensita, que les permite alcanzar resistencias a la tracción que van de 400 MPa a más de 1200 MPa. Estos tipos de aceros se utilizan ampliamente para la realización de piezas de absorción de energía, como por ejemplo piezas de estructura y seguridad tales como los largueros, los travesaños y los refuerzos. Habitualmente para fabricar este tipo de piezas, se procede a la formación en frío, por ejemplo por embutición entre útiles, de una pieza cortada de una banda laminada en frío de acero de doble fase, o de acero TRIP. Los procedimientos típicos para la embutición se describen en los documentos FR 2671749, EP 1013785 o US2004/0163439. Sin embargo, el desarrollo de piezas de acero de doble-fase o de acero TRIP está limitado debido a la dificultad de dominar el retorno elástico de la pieza conformada, retorno elástico que es tanto más importante cuanto más importante es la resistencia a la tracción Rm del acero. En efecto, para paliar el efecto del retorno elástico, los fabricantes de automóviles se han visto obligados a integrar este parámetro en la realización de nuevas piezas, lo cual por una parte, necesita numerosos desarrollos, y por otra parte, limita la extensión de las formas realizables. Además, en caso de deformación importante, la microestructura del acero ya no es homogénea en cada una de las zonas de la pieza, y el comportamiento de la pieza en servicio resulta difícilmente previsible. Por ejemplo, en la conformación en frío de una chapa de acero TRIP, la austenita residual se transforma en martensita bajo el efecto de la deformación. La deformación al no ser homogénea en toda la pieza, algunas zonas de la pieza comprenderán aún austenita residual no transformada en martensita, presentando por consiguiente una ductilidad residual importante, mientras que otras zonas de la pieza que han experimentado una deformación importante presentarán una estructura ferrito-martensítica que comprende eventualmente bainita poco dúctil. El fin de la presente invención es por consiguiente remediar los inconvenientes anteriormente citados, y proponer un procedimiento de fabricación de una pieza de acero que comprende ferrita y que presenta una microestructura multifásica homogénea en cada una de las zonas de la indicada pieza, y que no presenta retorno elástico después de la conformación de una pieza procedente de una banda de acero cuya composición es típica de la de los aceros de microestructura multifásica. A este respecto, la invención definida según la reivindicación 1, tiene por primer objeto un procedimiento de fabricación de una pieza de acero que presenta una microestructura multifásica, comprendiendo la mencionada microestructura ferrita y siendo homogénea en cada una de las zonas de la indicada pieza, comprendiendo las etapas que consisten en: - corta una pieza de una banda de acero cuya composición está constituida en % en peso: 0,01 < C < 0,50 % 0,50 < Mn < 3,0 % 0,001 < Si < 3,0 % 0,005 < Al < 3,0 % Mo < 1,0 % Cr < 1,5 % P < 0,10 % Ti < 0,15 % V < 1,0 %, a título opcional, uno o varios elementos tales como Ni < 2,0 % Cu < 2,0 % S < 0,05 % Nb < 0,15 % 2 ES 2 366 133 T3 siendo el resto de la composición hierro e impurezas resultantes de la elaboración, - eventualmente pre-deformar en frío la indicada pieza, - calentar la indicada pieza hasta alcanzar una temperatura de mantenimiento T1 superior a Ac1 pero inferior a Ac3, y mantenerla a esta temperatura de mantenimiento T1 durante un tiempo de mantenimiento M ajustado de forma que el acero después del calentamiento de la pieza comprenda una proporción de austenita superior o igual al 25% superficial, - transferir la indicada pieza calentada en el seno de un utillaje de conformación con el fin de formar en caliente la indicada pieza, y - refrigerar la pieza en el seno del utillaje con una velocidad de refrigeración V tal que la microestructura del acero después de la refrigeración de la pieza sea una microestructura multifásica, comprendiendo la indicada microestructura ferrita y siendo homogénea en cada una de las zonas de la mencionada pieza. Para determinar los % superficiales de las diferentes fases presentes en una microestructura (fase ferrítica, fase austenítica...), se mide el área de las diferentes fases en un corte realizado según un plano perpendicular al plano de la banda (este plano podrá ser paralelo a la dirección de laminado, o paralelo a la dirección transversal al laminado). Las diferentes fases buscadas se revelan mediante un ataque químico adaptado en función de su naturaleza. En el sentido de la presente invención, se entiende por útil de conformación, cualquier útil que permita obtener una pieza a partir de un recorte de chapa, como por ejemplo un útil de embutición. Ello excluye por consiguiente los útiles de laminado en frío, o en caliente. Los inventores han evidenciado que calentando la pieza a una temperatura de mantenimiento T1 comprendida entre Ac1 y Ac3, se obtiene, con la condición de que la velocidad de refrigeración sea suficiente, una microestructura multifásica que comprende ferrita que presenta propiedades mecánicas homogéneas sea cual fuere la velocidad de refrigeración de la pieza entre los útiles. La homogeneidad de las propiedades mecánicas está definida en el sentido de la invención por una dispersión de la resistencia a la tracción Rm en un ámbito de velocidades de refrigeración que varían de 10 a 100 o C/s inferior al 25%. En efecto, los inventores han observado, que haciendo experimentar a la pieza un tratamiento térmico en el ámbito intercrítico, siendo entonces Rm (100 o C/s) Rm (10 o C/s o / Rm (100 o C/s) < 0,25, Rm (100 o C/s) la resistencia a la tracción de la pieza refrigerada a 100 o C/s, y siendo Rm (10 o C/s) la resistencia a la tracción de la pieza refrigerada a 10 o C/s. La invención tiene por segundo objeto una pieza de acero que comprende ferrita y que presenta una microestructura multifásica homogénea en cada una de las zonas de la mencionada pieza, pudiendo ser obtenida por el indicado procedimiento. Por último la invención tiene por tercer objeto un vehículo terrestre a motor que comprende la indicada pieza. Las características y ventajas de la presente invención aparecerán mejor en el transcurso de la descripción que sigue, dada a título de ejemplo no limitativo, con referencia a la figura 1 adjunta en la cual: - la figura 1 es una fotografía de una pieza obtenida por conformación en frío (referencia G) y una pieza obtenida por conformación en caliente (referencia A). El procedimiento según la invención consiste en conformar en caliente, a una cierta gama de temperaturas, una pieza previamente cortada de una banda de acero cuya composición es típica de la de los aceros de microestructura multifásica, pero que al comienzo no tiene forzosamente una estructura multifásica, para formar una pieza de acero que adquiera una microestructura multifásica en su refrigeración entre los útiles de conformación. Los inventores han puesto por otro lado en evidencia que con la condición de que la velocidad de refrigeración sea suficiente, una microestructura multifásica homogénea podía ser obtenida sea cual fuere la velocidad de refrigeración de la pieza entre los útiles. El interés de esta invención reside en el hecho de que no se está obligado a formar la microestructura multifásica en la fase de fabricación de la chapa en caliente, o de su revestimiento, y por el hecho de formarla en la fase de la fabricación de la pieza, por conformación en caliente, permite garantizar una microestructura multifásica final homogénea en cada una de las zonas de la pieza, lo cual es ventajoso en el caso de una utilización para piezas de absorción de energía, pues la microestructura no se altera como es el caso en la conformación en frío de piezas de acero de doble-fase o de acero TRIP. Los inventores han comprobado en efecto que la capacidad... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de fabricación de una pieza de acero que presenta una microestructura multifásica, comprendiendo la indicada microestructura ferrita y siendo homogénea en cada una de las zonas de la indicada pieza, que comprende las etapas que consisten en: - corta una pieza de una banda de acero cuya composición está constituida en % en peso: 0,01 < C < 0,50 % 0,50 < Mn < 3,0 % 0,001 < Si < 3,0 % 0,005 < Al < 3,0 % Mo < 1,0 % Cr < 1,5 % P < 0,10 % Ti < 0,20 % V < 1,0 %, a título opcional, uno o varios elementos tales como Ni < 2,0 % Cu < 2,0 % S < 0,05 % Nb < 0,15 % siendo el resto de la composición hierro e impurezas resultantes de la elaboración, - eventualmente pre-deformar en frío la indicada pieza, - calentar la indicada pieza hasta alcanzar una temperatura de mantenimiento T1 superior a Ac1 pero inferior a Ac3, y mantenerla a esta temperatura de mantenimiento T1 durante un tiempo de mantenimiento M ajustado de forma que el acero después del calentamiento de la pieza comprenda una proporción de austenita superior o igual al 25% superficial, - transferir la indicada pieza calentada en el seno de un utillaje de embutición con el fin de embutir en caliente la indicada pieza, y - refrigerar la pieza en el seno del utillaje con una velocidad de refrigeración V tal que la microestructura del acero después de la refrigeración de la pieza sea una microestructura multifásica, comprendiendo la indicada microestructura ferrita en una proporción superficial superior o igual al 25% y siendo homogénea en cada una de las zonas de la mencionada pieza. 2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el cual la composición del acero comprende en % en peso: 0,01 < C < 0,25 % 0,50 < Mn < 2,50 % 0,01 < Si < 2,0 % 0,005 < Al < 1,5 % 0,001 < Mo < 0,50 % Cr < 1,0 % P < 0,10 % Ti < 0,15 % Nb < 0,15% V < 0,25 %, siendo el resto de la composición hierro e impurezas resultantes de la elaboración, la pieza se mantiene a la temperatura de mantenimiento T1 durante un tiempo de mantenimiento M ajustado de forma que el acero después del calentamiento comprenda una proporción de austenita comprendida entre un 25 y un 75% superficial, y la microestructura del acero después de la refrigeración de la pieza es una microestructura multifásica que comprende ferrita, y o martensita, o bainita, o también martensita y bainita. 3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado además porque el acero comprende en % en peso: 0,08 < C < 0,15 % 1,20 < Mn < 2,00 % 0,01 < Si < 0,50 % 0,005 < Al < 1,0 % 0,001 < Mo < 0,10 % Cr < 0,50 % P < 0,10 % ES 2 366 133 T3 Ti < 0,15 % Nb < 0,15 % V < 0,25 %, siendo el resto de la composición hierro e impurezas resultantes de la elaboración. 4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 2 ó 3, caracterizado porque el tiempo de mantenimiento M se encuentra comprendido entre 10 y 1000 s. 5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque la velocidad de refrigeración V es superior a 10 o C/s. 6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado además porque la microestructura multifásica del acero, después de la refrigeración de la indicada pieza, comprende de un 25 a un 75% superficial de ferrita, y de un 25 a un 75% superficial de martensita y/o de bainita. 7. Procedimiento según de la reivindicación 1, en el cual el acero comprende en % en peso: 0,05 < C < 0,50 % 0,50 < Mn < 3,0 % 0,001 < Si < 3,0 % 0,005 < Al < 3,0 % Mo < 1,0 % Cr < 1,50 % Ni < 2,0 % Cu < 2,0% P < 0,10 % S < 0,05 % Ti < 0,20 % V < 1,0 %, siendo el resto de la composición hierro e impurezas resultantes de la fabricación, la microestructura del acero después de la refrigeración de la pieza es una microestructura multifásica TRIP que comprende ferrita, austenita residual, y eventualmente martensita y/o bainita. 8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado además porque el acero comprende en % en peso: 0,10 < C < 0,30 % 0,60 < Mn < 2,0 % 0,01 < Si < 2,0 % 0,005 < Al < 3,0 % Mo < 0,60 % Cr < 1,50 % Ni < 0,20 % Cu < 0,20% P < 0,10 % S < 0,05 % Ti < 0,20 % V < 0,60 %, siendo el resto de la composición hierro e impurezas resultantes de la fabricación. 9. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 7 ó 8, caracterizado porque el tiempo de mantenimiento M se encuentra comprendido entre 10 y 1000 s. 10. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque la velocidad de refrigeración V está comprendida entre 10 y 200 o C/s. 11. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado además porque, después del enfriamiento de la pieza, la microestructura multifásica del acero TRIP está constituida, en % superficial, por ferrita en una proporción superior o igual al 25 %, por un 3 a un 30% de austenita residual, y eventualmente martensita y/o bainita. 12. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la banda de acero se reviste previamente mediante un revestimiento metálico, antes de ser cortada para formar una pieza. 11 13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque el revestimiento metálico es un revestimiento a base de zinc o de aleación de zinc. 14. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque el revestimiento metálico es un revestimiento a 5 base de aluminio o de aleación de aluminio. ES 2 366 133 T3 15. Pieza embutida en caliente de acero que presenta una microestructura multifásica homogénea en cada una de las zonas de la indicada pieza, comprendiendo la indicada microestructura ferrita en una proporción superficial superior o igual al 25% obtenida por el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14. 16. Utilización de la pieza de acero según la reivindicación 15, para absorber la energía. 17. Vehículo terrestre a motor que comprende la pieza de acero según la reivindicación 15. 12 ES 2 366 133 T3 13