PROCEDIMIENTO DE FABRICACIÓN DE CHAPAS DE ACERO CON ELEVADAS CARACTERÍSTICAS DE RESISTENCIA Y DE DUCTILIDAD, Y CHAPAS ASÍ PRODUCIDAS.

Chapa o pieza de acero laminada en caliente de resistencia superior a los 800 MPa,

de alargamiento a la ruptura superior al 10%, cuya composición comprende, expresándose los contenidos en peso: 0,050% < C < 0,090%, 1% < Mn < 2%, 0,015% < Al < 0,050%, 0,1% < Si < 0,3%, 0,10% < Mo < 0,40%, S < 0,010%, P < 0,025%, 0,003% < N

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2008/000993.

Solicitante: ARCELORMITTAL FRANCE.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 1-5, RUE LUIGI CHERUBINI 93200 SAINT DENIS FRANCIA.

Inventor/es: DRILLET,PASCAL, ORMSTON,Damien.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 9 de Julio de 2008.

Clasificación PCT:

  • C21D9/46 QUIMICA; METALURGIA.C21 METALURGIA DEL HIERRO.C21D MODIFICACION DE LA ESTRUCTURA FISICA DE LOS METALES FERROSOS; DISPOSITIVOS GENERALES PARA EL TRATAMIENTO TERMICO DE METALES O ALEACIONES FERROSOS O NO FERROSOS; PROCESOS DE MALEABILIZACION, p.ej. POR DESCARBURACION O REVENIDO (cementación por procesos de difusión C23C; tratamiento de la superficie de materiales metálicos utilizando al menos un proceso cubierto por la clase C23 y al menos un proceso cubierto por la presente subclase, C23F 17/00; solidificación unidireccional de materiales eutécticos o separación unidireccional de materiales eutectoides C30B). › C21D 9/00 Tratamiento térmico, p. ej. recocido, endurecido, revenido, temple, adaptado para artículos particulares; Sus hornos. › para láminas metálicas.
  • C22C38/00 C […] › C22 METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO DE ALEACIONES O METALES NO FERROSOS.C22C ALEACIONES (tratamiento de alegaciones C21D, C22F). › Aleaciones ferrosas, p. ej. aleaciones del acero (aleaciones de hierro colado C22C 37/00).
  • C22C38/04 C22C […] › C22C 38/00 Aleaciones ferrosas, p. ej. aleaciones del acero (aleaciones de hierro colado C22C 37/00). › que contienen manganeso.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PDF original: ES-2375429_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento de fabricación de chapas de acero con elevadas características de resistencia y de ductilidad, y chapas así producidas. La invención se refiere a la fabricación de chapas o de piezas laminadas en caliente de aceros denominados « multifásicos », que presentan simultáneamente una resistencia muy elevada y una capacidad de deformación que permiten realizar operaciones de conformación en frío o atemperadas. La invención se refiere más precisamente a aceros con microestructura mayoritariamente bainítica que presentan una resistencia superior a los 800 MPa y un porcentaje de alargamiento a la ruptura superior al 10%. La industria del automóvil constituye en particular un ámbito privilegiado de aplicación de estas chapas de aceros laminadas en caliente. Existe en particular en esta industria una necesidad continua de aligeramiento de los vehículos y de aumento de la seguridad. Es así como se han propuesto diferentes familias de aceros para responder a las necesidades crecientes: En primer lugar se han propuesto aceros que comprenden elementos de microaleación cuyo endurecimiento se obtiene simultáneamente por precipitación y por afino del tamaño de los granos. El desarrollo de estos aceros ha sido seguido por el de aceros « Dual-Phase » (de doble fase) donde la presencia de martensita en el seno de una matriz ferrítica permite obtener una resistencia superior a 450MPa asociada con un buen comportamiento en la formación en frío. Para obtener niveles de resistencia superiores, se han desarrollado aceros que presentan un comportamiento « TRIP » (Transformation Induced Plasticity) con combinaciones de propiedades (resistencia-comportamiento a la deformación) ventajosas: estas propiedades están relacionadas con la estructura de estos aceros constituida por una matriz ferrítica que comprende bainita y austenita residual. Bajo el efecto de una deformación, la austenita residual de una pieza de acero TRIP se transforma progresivamente en martensita, lo cual se traduce por una consolidación importante y retraso de la aparición de una estricción. Para conseguir simultáneamente una relación límite de elasticidad/resistencia elevada, una resistencia aún más importante, es decir un nivel superior a los 800 MPa, se han desarrollado aceros multifase con estructura mayoritariamente bainítica; en la industria del automóvil o en la industria general, estos aceros se utilizan ventajosamente para la fabricación de piezas estructurales. El comportamiento en la conformación de estas piezas requiere sin embargo simultáneamente un alargamiento suficiente. Esta exigencia puede igualmente ser requerida cuando las piezas son soldadas y luego conformadas: en este caso, las juntas soldadas deben presentar un comportamiento suficiente en la conformación y no conducir a rupturas prematuras a nivel de los montajes. El documento JP 2003 321739 A describe una chapa de acero con altas características de resistencia y de ductilidad y el procedimiento de fabricación de esta chapa. La composición de chapa comprende, expresándose los contenidos en peso: 0,03-0,1% C, 0,5-1,7% Mn, 0-0,1% Al, 0-2% Si, 0,1-0,5% Mo, 0-0,01% S, 0-0,06% P, 0-0,006% N, 0,01- 0,15% V, 0,007-0,2% Ti, 0,005-0,02% Nb, resto Fe e impurezas inevitables resultantes de la elaboración. La microestructura está compuesta por 5-70% de bainita, siendo el resto esencialmente ferrita. La presente invención tiene por objeto resolver los problemas mencionados anteriormente. La invención trata de poner a disposición una chapa de acero laminado en caliente que presenta una resistencia mecánica superior a 800 MPa conjuntamente con un porcentaje de alargamiento a la ruptura superior al 10%, tanto en sentido longitudinal como en sentido transversal con relación al laminado. La invención se refiere igualmente a poner a disposición una chapa de acero poco sensible al dañado en el corte por un procedimiento mecánico. La invención se refiere igualmente a poner a disposición una chapa de acero que presente un buen comportamiento para la conformación de ensamblados soldados fabricados a partir de este acero, en particular de ensamblados obtenidos por soldadura LASER. La invención se refiere igualmente a poner a disposición un procedimiento de fabricación de una chapa de acero en estado no revestido, electrozincado o galvanizado, o aluminado. Esto necesita por consiguiente que las características mecánicas de este acero sean poco sensibles a los ciclos térmicos asociados a los procedimientos de revestimiento de zinc con temple en continuo. La invención se refiere igualmente a la disposición de una chapa o pieza de acero laminado en caliente disponible incluso con poco espesor, es decir por ejemplo entre 1 y 5 mm. La dureza en caliente del acero no debe por consiguiente ser demasiado elevada para facilitar el laminado. 2   Con este fin, la invención tiene por objeto una chapa o una pieza de acero laminada en caliente de resistencia superior a los 800 MPa, de alargamiento a la ruptura superior al 10%, cuya composición comprende, expresándose los contenidos en peso: 0,050% < C < 0,090%, 1% < Mn < 2%, 0,015% < Al < 0,050%, 0,1% < Si < 0,3%, 0,10% < Mo < 0,40%, S < 0,010%, P < 0,025%, 0,003% < N < 0,009%, 0,12% < V < 0,22%, Ti < 0,005%, Nb < 0,020% y a título opcional, Cr < 0,45%, estando el resto de la composición constituido por hierro e impurezas inevitables resultantes de la elaboración, comprendiendo la microestructura de la chapa o de la pieza de acero, en fracción superficial, al menos un 80% de bainita superior, estando el complemento eventual constituido por bainita inferior, martensita y austenita residual, siendo la suma de contenidos en martensita y en austenita residual inferior al 5%. La composición del acero comprende preferentemente, expresándose el contenido en peso: 0,050% < C < 0,070% A título preferido, la composición comprende, expresándose el contenido en peso: 0,070% < C < 0,090%. Según un modo preferido, la composición comprende: 1,4% < Mn < 1,8%. A título preferido, la composición comprende: 0,020% < Al < 0,040%. La composición del acero comprende preferentemente: 0,12% < V < 0,16%. Según un modo preferido, la composición del acero comprende 0,18% < Mo < 0,30%. A título preferido, la composición comprende: Nb < 0,005% Preferentemente, la composición comprende: 0,20% < Cr < 0,45%. Según un modo particular, la chapa o la pieza se reviste con un revestimiento a base de zinc o a base de aluminio. La invención tiene igualmente por objeto una pieza de acero con una composición y una microestructura definida anteriormente, caracterizada porque se obtiene por calentamiento a una temperatura T comprendida entre los 400 y los 690 o C luego una embutición templada en un ámbito de temperaturas comprendido entre los 350 o C y (T-20 o C), luego una refrigeración ulterior hasta la temperatura ambiente. La invención tiene igualmente por objeto un ensamblado soldado por haz con elevada densidad de energía realizado a partir de una chapa o pieza de acero según uno de los modos indicados anteriormente. La invención tiene igualmente por objeto un procedimiento de fabricación de una chapa o de una pieza de acero laminada en caliente de resistencia superior a los 800 MPa, de alargamiento a la ruptura superior al 10%, según el cual se proporciona un acero con la composición indicada anteriormente, se vierte un semi-producto que se lleva a una temperatura superior a los 1150 o C. Se lamina en caliente el semi-producto hasta una temperatura TFL en un ámbito de temperaturas donde la microestructura del acero sea completamente austenítica con el fin de obtener una chapa. Se refrigera seguidamente ésta a una velocidad de refrigeración VR comprendida entre 75 y 200 o C/s, luego se bobina la chapa a una temperatura Tbob comprendida entre 500 y 600 o C. Según un modo preferido, la temperatura de final de laminado TFL está comprendida entre los 870 y los 930 o C. A título preferencial, la velocidad de refrigeración VR se encuentra comprendida entre 80 y 150 o C/s. Preferentemente, la chapa se decapa, luego opcionalmente se la somete a una laminación de endurecimiento (skinpassée) y, luego se reviste con zinc o una aleación de zinc. Según un modo preferido, el revestimiento se realiza en continuo por baño en caliente. La invención tiene igualmente por objeto un procedimiento de fabricación de una pieza embutida atemperada, según el cual se proporciona una chapa de acero según una de las características indicadas anteriormente, o fabricada por un procedimiento según una de las características indicadas anteriormente, luego se corta la indicada chapa para obtener una pieza. Se calienta parcial o totalmente la pieza a una temperatura T comprendida entre los 400 y los 690 o C donde se realiza un mantenimiento por un tiempo inferior a 15 minutos con el fin de obtener una pieza calentada, luego se estampa... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Chapa o pieza de acero laminada en caliente de resistencia superior a los 800 MPa, de alargamiento a la ruptura superior al 10%, cuya composición comprende, expresándose los contenidos en peso: 0,050% < C < 0,090%, 1% < Mn < 2%, 0,015% < Al < 0,050%, 0,1% < Si < 0,3%, 0,10% < Mo < 0,40%, S < 0,010%, P < 0,025%, 0,003% < N <0,009%, 0, 12% < V < 0,22%, Ti < 0,005%, Nb < 0,020% y a título opcional, Cr <0,45%, estando el resto de la composición constituido por hierro e impurezas inevitables resultantes de la elaboración, comprendiendo la microestructura de la mencionada chapa o de la indicada pieza, en fracción superficial, al menos un 80% de bainita superior, estando el complemento eventual constituido por bainita inferior, martensita y austenita residual, siendo la suma de los contenidos en martensita y en austenita residual inferior al 5%. 2. Chapa de acero o pieza según la reivindicación 1, caracterizada porque la composición de dicho acero comprende, expresándose el contenido en peso: 0,050% < C < 0,070%. 3. Chapa de acero o pieza según la reivindicación 1, caracterizada porque la composición de dicho acero comprende, expresándose el contenido en peso: 0,070% < C < 0,090%. 4. Chapa de acero o pieza según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la composición de dicho acero comprende, expresándose el contenido en peso: 1,4% < Mn < 1,8%. 5. Chapa de acero o pieza según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque la composición de dicho acero comprende, expresándose el contenido en peso: 0,020% < Al < 0,040%. 6. Chapa de acero o pieza según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la composición de dicho acero comprende, expresándose el contenido en peso: 0,12% < V < 0,16%. 7. Chapa de acero o pieza según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque la composición de dicho acero comprende, expresándose el contenido en peso: 0,18% < Mo < 0,30%. 8. Chapa de acero o pieza según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque la composición de dicho acero comprende, expresándose el contenido en peso: Nb < 0,005%. 9. Chapa de acero o pieza según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque la composición de dicho acero comprende, expresándose el contenido en peso: 0,20% < Cr < 0,45%. 10. Chapa o pieza de acero según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque la indicada chapa o la mencionada pieza está revestida con un revestimiento a base de zinc o a base de aluminio.   11. Procedimiento de fabricación de una chapa de acero laminada en caliente de resistencia superior a 800 MPa, de alargamiento a la ruptura superior al 10%, según el cual: - se proporciona un acero de composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, -se procede a la colada de un semi-producto a partir de este acero, - se lleva el indicado semi-producto a una temperatura superior a 1150 o C - se lamina en caliente el indicado semi-producto hasta una temperatura TFL, a una gama de temperaturas donde la microestructura del acero es completamente austenítica con el fin de obtener una chapa, y luego - se refrigera la indicada chapa de tal forma que la velocidad de refrigeración VR se encuentra comprendida entre 75 y 200 o C/s, y luego - se bobina la indicada chapa a una temperatura Tbob comprendida entre 500 y 600 o C. 12. Procedimiento de fabricación de una chapa de acero laminada en caliente según la reivindicación 11, caracterizado porque la temperatura de final de laminado TFL está comprendida entre los 870 y los 930 o C. 13. Procedimiento de fabricación de una chapa de acero laminada en caliente según la reivindicación 11 ó 12, caracterizado porque la velocidad de refrigeración VR está comprendida entre 80 y 150 o C/s. 14. Procedimiento de fabricación según el cual una chapa fabricada según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13 se decapa, luego opcionalmente se realiza una laminación de endurecimiento (skin-passée), luego se reviste con zinc o aleación de zinc, o bien con aluminio o aleación de aluminio. 15. Procedimiento de fabricación de una chapa de acero según la reivindicación 14, caracterizado porque el indicado revestimiento se realiza en continuo en baño en caliente. 16. Procedimiento de fabricación de una pieza embutida atemperada, caracterizado porque: - se proporciona una chapa de acero según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, o fabricada por un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 15, luego, - se corta la indicada chapa para obtener una pieza, luego - se calienta parcial o totalmente la indicada pieza a una temperatura T comprendida entre los 400 y los 690 o C, donde se realiza un mantenimiento por un tiempo inferior a 15 minutos, con el fin de obtener una pieza calentada, luego - se embuticiona la indicada pieza calentada a una temperatura comprendida entre los 350 y T-20 o C, para obtener una pieza, luego - se refrigera la indicada pieza hasta la temperatura ambiente con una velocidad VR. 17. Procedimiento de fabricación según la reivindicación 16, caracterizado porque la velocidad VR está comprendida entre 25 y 100 o C/s. 18. Utilización de una chapa de acero laminada en caliente según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, o fabricada por un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 17, para la fabricación de piezas de estructura o de elementos de refuerzo, en el ámbito del automóvil. 11   12   13

 

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