Procedimiento de fabricación de chapas de acero de doble fase laminadas en frío con resistencia muy elevada y chapas así obtenidas.

Chapa de acero de Doble Fase laminada en frío y recocida de resistencia comprendida entre 980 y1100MPa,

de alargamiento a la ruptura superior al 9%, cuya composición comprende, expresándose loscontenidos en peso:

0,055%

Procedimiento de fabricación de chapas de acero de doble fase laminadas en frío con resistencia muy elevada y chapas así obtenidas

La invención se refiere a la fabricación de chapas laminadas en frío y recocidas de aceros denominados de « doble fase» que presentan una resistencia muy elevada y una aptitud en la deformación para la fabricación de piezas por conformación, en particular en la industrial automóvil.

Los aceros de doble fase, cuya estructura comprende martensita, eventualmente bainita, en el seno de una matriz ferrítica, han conocido un gran desarrollo pues alían una resistencia elevada con posibilidades importantes de deformación. En el estado de entrega, su límite de elasticidad es relativamente bajo en comparación con su resistencia a la ruptura, lo cual les confiere una relación (límite de elasticidad/resistencia) muy favorable en operaciones de formación. Su capacidad de consolidación es muy grande, lo cual permite un buen reparto de las deformaciones en el caso de una colisión y la obtención de un límite de elasticidad claramente más importante en la pieza después de la formación. Se pueden realizar así piezas tan complejas como con aceros convencionales, pero con propiedades mecánicas más elevadas, lo que permite una disminución de espesor para disponer de un pliego de condiciones funcional idéntico. De este modo, estos aceros son una respuesta eficaz a las exigencias de aligeramiento y de seguridad de los vehículos. En el ámbito de las chapas laminadas en caliente (con espesor que va por ejemplo de 1 a 10 mm) o laminadas en frío (con espesor que va por ejemplo de 0, 5 a 3 mm) , este tipo de aceros encuentra particularmente aplicaciones para piezas de estructuras y de seguridad para los vehículos automóviles, tales como los travesaños, largueros, piezas de refuerzo, o también los discos de ruedas.

Las exigencias recientes de aligeramiento y de reducción del consumo de energía han conducido a una demanda incrementada de aceros de Doble Fase de resistencia muy elevada, es decir cuya resistencia mecánica Rm se encuentra comprendida entre los 980 y los 1100MPa. Aparte de este nivel de resistencia, estos aceros deben presentar una buena soldabilidad y un buen comportamiento en la galvanización en continuo al temple. Estos aceros deben igualmente presentar un buen comportamiento al plegado.

La fabricación de aceros de Doble Fase con elevada resistencia se describe por ejemplo en el documento EP 1201780 A1 relacionado con aceros de composición: 0, 01-0, 3%C, 0, 01-2%Si, 0, 05-3%Mn, <0, 1%P, <0, 01%S, 0, 005-1%Al, cuya resistencia mecánica es superior a 540MPa, que presentan una buena resistencia a la fatiga y un comportamiento en la expansión de agujero. Sin embargo, la mayoría de los ejemplos presentados en este documento revelan una resistencia inferior a 875 MPa. Los raros ejemplos en este documento que van más allá de este valor están relacionados con aceros con fuerte contenido en carbono (0, 25 o 0, 31%) para los cuales el comportamiento en la soldadura y en la expansión de agujero no es suficiente.

El documento EP 0796928A1 describe por otro lados aceros de doble fase laminados en frío cuya resistencia es superior a 550MPa, con la composición de 0, 05-0, 3%C, 0, 8-3%Mn, 0, 4-2, 5%Al, 0, 01-0, 2%Si. La matriz ferrítica contiene martensita, bainita y/o austenita residual. Los ejemplos presentados muestran que la resistencia no sobrepasa los 660MPa, incluso para un contenido en carbono elevado (0, 20-0, 21%) .

El documento JP11350038 describe aceros de doble fase cuya resistencia es superior a los 980MPa, con la composición de 0, 10-0, 15%C, 0, 8-1, 5%Si, 1, 5-2, 0%Mn, 0, 01-0, 05%P, menos de 0, 005%S, 0, 01-0, 07%Al en solución, menos de 0, 01%N, conteniendo además uno o varios elementos: 0, 001-0, 02%Nb, 0, 001-0, 02%V, 0, 0010, 02%Ti. Esta resistencia elevada se obtiene sin embargo al precio de una adición importante de silicio que permite desde luego la formación de martensita, pero puede sin embargo conducir a la formación de óxidos superficiales que deterioran la revestibilidad al temple.

El documento FR 2790009 describe un acero de doble fase con elevado límite de elasticidad Re, que comprende en peso entre 0, 04 y 0, 4% de carbono, entre 1, 0 y 2, 0% de manganeso, entre 0, 1 y 0, 8% de silicio, entre 0, 4 y 0, 6% de cromo (reivindicación 8) , entre 0 y 0, 08% de molibdeno (reivindicación 9) , menos de un 0, 01% de niobio, menos de un 0, 02% de titanio, menos de un 0, 004% de azufre, menos de un 0, 007% de nitrógeno (reivindicación 11) , menos de un 0, 01% de vanadio, siendo el resto hierro e impurezas residuales inevitables.

El fin de la presente invención es proponer un procedimiento de fabricación de chapas de acero de doble fase con resistencia muy elevada, laminadas en frío, sin revestir o revestidas, que no presenten los inconvenientes mencionados anteriormente.

La invención trata de poner a disposición chapas de acero de doble fase que presenten una resistencia mecánica comprendida entre los 980 y 1100 MPa conjuntamente con un alargamiento a la ruptura superior al 9% y un buen comportamiento en la formación, particularmente al plegado.

La invención se refiere igualmente a poner a disposición un procedimiento de fabricación del cual pequeñas variaciones de los parámetros no produzcan modificaciones importantes de la microestructura o de las propiedades mecánicas.

La invención se refiere igualmente a poner a disposición una chapa de acero fácilmente fabricable por laminado en frío, es decir cuya dureza después de la etapa de laminado en caliente sea limitada de tal forma que las fuerzas de laminado sean moderadas en la etapa de laminado en frío.

La invención se refiere igualmente a disponer de una chapa de acero apta para el depósito de un revestimiento metálico, en particular por galvanización al temple según los procedimientos usuales.

La invención trata también de disponer de un acero que presente un buen comportamiento en la soldadura por medio de los procedimientos de ensamblado usuales tales como la soldadura por resistencia por puntos.

La invención trata igualmente de poner a disposición un procedimiento de fabricación económico que evite la adición de elementos de aleación costosos.

Con este fin, la invención tiene por objeto una chapa de acero de Doble Fase laminada en frío y recocida con una resistencia comprendida entre los 980 y los 1100MPa, con un alargamiento a la ruptura superior al 9%, cuya composición comprende, siendo los contenidos expresados en peso: 0, 055% <C< 0, 095%, 2% <Mn <2, 6%, 0, 005% < Si< 0, 35%, S<0, 005%, P <0, 050%, 0, 1 <Al < 0, 3%, 0, 05% <Mo <0, 25%, 0, 2%<Cr<0, 5%, entendiéndose que Cr+2Mo<0, 6%, Ni< 0, 1%, 0, 010<Nb<0, 040%, 0, 010<Ti <0, 050%, 0, 0005 <B<0, 0025%, 0, 002%<N<0, 007%, estando el resto de la composición constituido por hierro e impurezas inevitables resultantes de la elaboración.

Preferentemente, la composición del acero contiene, siendo el contenido expresado en peso: 0, 12% <Al<0, 25%.

Según un modo preferido, la composición de acero contiene, expresándose el contenido en peso: 0, 10% < Si < 0, 30%.

La composición de acero contiene a título preferencial: 0, 15% < Si < 0, 28%.

Según un modo preferido, la composición contiene: P <0, 015%.

La microestructura de la chapa contiene preferentemente de un 35 a un 50% de martensita en proporción superficial.

Según un modo particular, el complemento de la microestructura está constituido por un 50 a un 65% de ferrita en proporción superficial.

Según otro modo particular, el complemento de la microestructura está constituido por un 1 a un 10% de bainita y por un 40 a un 64% de ferrita en proporción superficial.

La fracción superficial de ferrita no recristalizada adicionada a la totalidad de la fase ferrítica es preferencialmente inferior o igual al 15%.

La chapa de acero presenta preferentemente una relación entre su límite de elasticidad Re y su resistencia Rm tal que: 0, 6<Re/Rm <0, 8.

Según un modo particular, la chapa se galvaniza en continuo.

Según otro modo particular, la chapa comprende un revestimiento galvanizado-aleado.

La invención tiene igualmente por objeto un procedimiento... [Seguir leyendo]

6. Chapa de acero según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque su microestructura contiene de un 35 a un 50% de martensita en proporción superficial.

7. Chapa de acero según la reivindicación 6, caracterizada porque el complemento de la indicada microestructura está constituido por un 50 a un 65% de ferrita en proporción superficial.

8. Chapa de acero según la reivindicación 6, caracterizada porque el complemento de la indicada microestructura está constituido por un 1 a un 10% de bainita y por un 40 a un 64% de ferrita en proporción superficial.

9. Chapa de acero según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque la relación entre su límite de elasticidad Re y su resistencia Rm es tal que: 0, 6<Re/Rm <0, 8.

10. Chapa de acero según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 u 8 a 9, caracterizada porque está galvanizada en continuo.

11. Chapa de acero según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 u 8 a 9, caracterizada porque comprende un revestimiento galvanizado-aleado.

12. Procedimiento de fabricación de una chapa de acero de Doble Fase laminada en frío y recocida, caracterizado porque se aprovisiona un acero de composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, luego

- se cuela el indicado acero en forma de semiproducto, luego

- se lleva el indicado semiproducto a una temperatura de 1150ºC<TR<1250ºC, luego

- se lamina en caliente el mencionado semiproducto con una temperatura de fin de laminado TFL >Ar3 para obtener un producto laminado en caliente, luego

- se bobina el indicado producto laminado en caliente a una temperatura Tbob tal que: 500ºC<Tbob< 570ºC, luego

- se decapa el indicado producto laminado en caliente, luego

- se realiza un laminado en frío con un porcentaje de reducción comprendido entre 30 y 80% para obtener un producto laminado en frío, luego

- se calienta el indicado producto laminado en frío a una velocidad de 1ºC/s<Vc<5ºC/s hasta una temperatura de recocido TM tal que: Ac1+40ºC<TM<Ac3-30ºC donde se realiza un mantenimiento durante un tiempo: 30s<tM<300s con el fin de obtener un producto calentado y recocido con una estructura que comprende austenita, luego

- se enfría el indicado producto hasta una temperatura inferior a la temperatura Ms con una velocidad V suficiente para que la indicada austenita se transforme totalmente en martensita.

13. Procedimiento de fabricación de una chapa de acero de Doble Fase laminada en frío, recocida y galvanizada, caracterizado porque se aprovisiona el indicado producto calentado y recocido con una estructura que comprende austenita según la reivindicación 12, luego,

- se enfría el indicado producto calentado y recuece con una velocidad VR suficiente para evitar la transformación de la indicada austenita en ferrita, hasta alcanzar una temperatura próxima a la temperatura TZn de galvanización al temple, luego

- se galvaniza en continuo el indicado producto por inmersión en un baño de zinc o de aleación de Zn a una temperatura de 450ºC<TZn<480ºC para obtener un producto galvanizado, luego -se enfría el indicado producto galvanizado hasta la temperatura ambiente con una velocidad V’R superior a 4ºC/s para obtener una chapa de acero laminada en frío, recocida y galvanizada.

14. Procedimiento de fabricación de una chapa de acero de Doble Fase laminada en frío y galvanizada-aleada, caracterizado porque se aprovisiona el indicado producto calentado y recocido con una estructura que comprende austenita según la reivindicación 12, luego,

- se enfría el indicado producto calentado y recocido con una velocidad VR suficiente para evitar la transformación de la indicada austenita en ferrita, hasta alcanzar una temperatura próxima a la temperatura TZn de galvanización al temple, y luego

- se galvaniza en continuo el indicado producto por inmersión en un baño de zinc o de aleación de Zn a una temperatura de 450ºC<TZn480ºC para obtener un producto galvanizado, y luego

- se calienta el mencionado producto galvanizado a una temperatura TG comprendida entre los 490 y los 550ºC durante un tiempo tG comprendido entre 10 y 40 s para obtener un producto galvanizado-aleado, y luego

- se enfría el indicado producto galvanizado-aleado hasta la temperatura ambiente a una velocidad V”R 5 superior a 4ºC/s, para obtener una chapa de acero laminada en frío y galvanizado-aleada.

15. Procedimiento de fabricación según una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizado porque la indicada temperatura TM se encuentra comprendida entre los 760 y los 830ºC.

16. Procedimiento de fabricación según la reivindicación 13 ó 14, caracterizado porque la indicada velocidad de enfriamiento VR es superior o igual a 15ºC/s.

17. Utilización de una chapa de acero según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, o fabricada por un

procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 16, para la fabricación de piezas de 15 estructuras o de seguridad para vehículos automóviles.