Chapa de acero revestida de Al por inmersión en caliente, con excelente resistencia al ennegrecimiento por calor y un método para la producción de la misma.

Una chapa de acero revestida de Al por inmersión en caliente, con excelente resistencia al ennegrecimiento

por calor, que comprende

una chapa de acero que consta de, en % en masa,

C:

0,0005 a 0,01%,

Si: 0,001 a 0,05%,

P: 0,02 a 0,1%,

S: 0,02 a 0,1%,

Al: 0,001 a 0,01%,

N: 0,0015 a 0,0040%,

O: 0,03 a 0,08%, y

además uno, o ambos, de

Ni: 0,01 a 0,1%, y

Cu: 0,01 a 0,1%,

que satisface que 10xC + Ni + Cu >0,03, y Mn: 0,2 a 0,8%, siendo el resto Fe y las inevitables impurezas, una capa de revestimiento de Al formada sobre una superficie de la chapa de acero, constando la capa de de revestimiento de Al de, en % en masa, Si: 4 a 11%, opcionalmente uno o más de Zn: menos del 30%, y Mg: menos del 5%, siendo el resto Al y las inevitables impurezas, y que tiene una dureza Knoop de 90 a 110, y

una capa de aleación de Al-Fe-Si en una interfase entre la capa de revestimiento de Al y la chapa de acero, teniendo la capa de aleación de Al-Fe-Si un espesor inferior a 5 μm,

en la que el AlN está presente en una interfase de dicha chapa de acero y dicha capa de aleación de Al-Fe-Si, dicha capa de aleación de Al-Fe-Si tiene una estructura de cristales hexagonales, y dicha chapa de acero revestida de Al por inmersión en caliente no es posteriormente recocida.

Chapa de acero revestida de Al por inmersión en caliente, con excelente resistencia al ennegrecimiento por calor y un método para la producción de la misma

La presente invención se refiere a una chapa de acero revestida de Al por inmersión en caliente que está libre del fenómeno de ennegrecimiento de la superficie de la capa de revestimiento incluso cuando se mantiene a una elevada temperatura de 55°C más o menos, con excelente resistencia al ennegrecimiento por calor, que la permite mantener una alta reflexión del calor y, además, con una excelente aptitud para ser sometida a un trabajo y a un método de producción de la misma.

La chapa de acero revestida de Al por inmersión en caliente, que comprende una chapa de acero sobre la que se aplica una aleación de Ai-Si, tiene Si añadido a la capa de revestimiento, de manera que mantiene un color blanco plateado y tiene una excelente propiedad de reflexión del calor incluso a una elevada temperatura. Por esta razón, en el pasado, se ha usado por ejemplo para silenciadores de automóviles y otras diversas aplicaciones resistentes al calor. Sin embargo, se sabe que esta chapa de acero revestida de Al por inmersión en caliente también sufre interdifusión del Al y del Fe cuando está expuesta a una elevada temperatura de 45°C o más, la capa de revestimiento de Al-Si cambia a una capa de compuesto intermetálico basada en Al-Fe-Si y se decolora a un color negro (denominándose este fenómeno, de aquí en adelante, a no ser que se indique otra cosa, "formación de aleación" o "ennegrecimiento", denominándose además la facilidad de ennegrecimiento como la "propiedad de ennegrecimiento), pierde brillo, y se ve perjudicada notablemente la reflexión del calor.

Se sabe que la cantidad de nitrógeno en la solución sólida de la chapa de acero está profundamente involucrada en esta formación de la aleación de revestimiento de Al. Por ejemplo en Journal of the Iron and Steel Institute of Japan 7 (1984), S475, etc., se describe el hecho de que en una chapa de acero que contiene nitrógeno en solución sólida en una cierta cantidad o más, se forme una capa de AIN en la interfase de la capa de aleación y la chapa de acero y que, por ello, se suprima la reacción de aleación. Además, se sabe que mediante el posterior recocido de la chapa de acero que contiene nitrógeno en solución sólida, esta capa de AIN crece y, además, se eleva la temperatura de ennegrecimiento.

Basándose en este descubrimiento, se han estudiado hasta ahora diversas formas de la técnica para suprimir el ennegrecimiento debido a la formación de una aleación. Por ejemplo, los solicitantes describieron en el documento JP-9-19521 A, una chapa de acero revestida de Al que produce una resistencia al ennegrecimiento revistiendo el acero, que contiene cantidades limitadas de C, SI, N, Al, O, Ti, Nb, V y B, con Al por inmersión en callente, recociendo luego la chapa de acero revestida entre 3 y 5°C, durante 2 a 2 horas.

El documento JP-63-1911 A tiene en consideración el hecho de que el acero efervescente tiene una temperatura de ennegrecimiento de 52°C, más o menos, mientras que el acero calmado la tiene baja, de 32°C, de manera que se centra en el nitrógeno (N) en solución sólida en el material de acero del acero calmado y propone una contramedlda. O sea, asegura el nitrógeno en solución sólida limitando el Al y el TI que forman nitruros estable. Por esta razón, se describen ejemplos y métodos de producción de planchas coladas para su uso en chapas de acero revestido de Al por inmersión en caliente que definen Intervalos adecuados de C, SI, Mn, Al en solución, N, y O, con el fin de obtener los efectos de las condiciones de desoxidación, etc.

El documento JP-2-29764 A propone revestir un material de acero de ingredientes que originen que el N en solución permanezca estable mediante el revestimiento de aluminio que incluya una cierta cantidad de Mg, y recocer luego entre 3 y 5°C durante 2 a 2 horas para formar una estructura de cristales monoclfnicos de una aleación de Fe-AI-SI-Mg entre la chapa de acero y la capa de revestimiento y, además, para formar AIN entre el compuesto Intermetálico y el material de acero, con el fin de evitar el ennegrecimiento debido a la interdifiusión de elementos.

El documento JP-8-311629 A (EP 734373 A) descubre que añadiendo Mn y Cr, en forma de complejos, a una capa de revestimiento de aluminio y recociendo entre 3 y 5°C, después de la aplicación del revestimiento, durante ,5 horas o más, estos elementos se concentran notablemente en la interfase de la capa de aleación y la capa de revestimiento, y describe que esta capa exhibe el efecto de supresión de la formación de la aleación. Por esta razón, se ha propuesto que esto exhibe el efecto de mejora de la retención del brillo.

Incluso si se limitan los ingredientes en el acero calmado, como se describe en el documento JP-63-1911 A, sólo con el revestimiento de Al como tal, la temperatura de ennegrecimiento es similar a la del acero efervescente, de 52°C, más o menos. Por esta razón, no es posible suprimir la reacción de formación de la aleación de Fe-AI a 55°C, o a una temperatura más alta, para impedir el ennegrecimiento. Estas técnicas que están descritas en los documentos JP-9-19521 A, JP-2-29764 A, y JP-8-31162 A, realizan el revestimiento con Al, luego realizan un recocido entre 3 y 5°C, durante 2 a 2 horas (también denominado "recocido posterior") para mantener por ello un revestimiento de Al o de Al-Si, con excelente reflexión de la luz y suprimir la formación de revestimiento de compuesto intermetálico de Fe-AI de inferior reflexión de la luz, la causa del ennegrecimiento. Se cree que esto es debido a que mediante el recocido posterior, el nitrógeno (N) que hay en el material de acero que forma el material base y el Al de la capa de revestimiento reaccionan, se forma una capa de AIN en la interfase del revestimiento, ésta actúa como una capa barrera, y suprime la interdifusión de los elementos que hay en el material de acero y en la

capa de revestimiento. Sin embargo, el recocido posterior origina que la productividad de la chapa de acero se deteriore mucho y provoca una subida cuantiosa de los costes de fabricación. No sólo esto, es un método de producción que tiene problemas desde el punto de vista del medio ambiente, tal como el ahorro de energía y la supresión de emisiones de CO2.

Además, si al realizar el recocido posterior, dependiendo de las condiciones del calentamiento, la interfase de la chapa de acero del material base y la capa de revestimiento del aluminio se forma con Al-Fe-Si con una estructura de cristales monoclínicos. Esta capa de Al-Fe-Si con estructura de cristales monoclfnicos es más dura que la capa de revestimiento, de manera que se presentaba el defecto de un fácil agrietamiento mientras que estaba siendo sometida a un trabajo.

De esta forma, en la anterior técnica, el recocido posterior origina la formación de una capa barrera para suprimir, por ello, la formación de compuestos intermetálicos de Fe-AI, de manera que la aptitud para ser trabajada es pobre y además el calentamiento es a elevada temperatura y durante un largo, de manera que la productividad es pobre, los costes de fabricación se hacen elevados, y hay problemas no solamente en términos de aptitud para ser trabajadas y de economía, sino también del medio ambiente. Por lo tanto, la presente solicitud tiene en su cometido resolver estos problemas mediante la producción de una chapa de acero que tenga una resistencia al ennegrecimiento por calor, a una alta temperatura de 55°C o más, sin recocido adicional después de revestir con Al, o al menos sin el recocido posterior de la chapa convencional de acero revestida de Al y que, además, tiene una excelente aptitud para ser trabajada.

Además, en el caso del acero totalmente calmado de la actual corriente principal, la cantidad de nitrógeno en solución sólida es inferior incluso a la del acero efervescente, por eso, para mejorar la resistencia al calor, se requirió un recocido adicional después del revestimiento. La Figura 1 muestra la relación entre el nitrógeno en solución sólida y la temperatura de la resistencia al calor. El nitrógeno en solución sólida es de 46 ppm en el acero efervescente. Se ha hallado que si el nitrógeno en solución sólida llega a ser inferior a 46 ppm, el recocido adicional da como resultado que se mejora la resistencia al calor.

Por otro lado, un material de acero con un nitrógeno en solución sólida superior a 46 ppm tiene una pobre aptitud para ser trabajado. Cuando se estira, se hace más alta la frecuencia de presencia de grietas. Por lo tanto, esto no se puede aplicar para trabajar formas complicadas. Por lo tanto, en la presente invención, otro... [Seguir leyendo]

1. Una chapa de acero revestida de Al por inmersión en caliente, con excelente resistencia al ennegrecimiento por calor, que comprende

una chapa de acero que consta de, en % en masa,

C: ,5 a ,1%,

Si: ,1 a ,5%,

P: ,2 a ,1%,

S: ,2 a ,1%,

Al: ,1 a ,1%,

N: ,15 a ,4%,

O: ,3 a ,8%, y

además uno, o ambos, de

Ni: ,1 a ,1%, y

Cu: ,1 a ,1%,

que satisface que 1xC + Ni + Cu >,3, y Mn: ,2 a ,8%, siendo el resto Fe y las inevitables impurezas,

una capa de revestimiento de Al formada sobre una superficie de la chapa de acero, constando la capa de de revestimiento de Al de, en % en masa, Si: 4 a 11%, opcionalmente uno o más de Zn: menos del 3%, y Mg: menos del 5%, siendo el resto Al y las inevitables impurezas, y que tiene una dureza Knoop de 9 a 11, y

una capa de aleación de Al-Fe-Si en una interfase entre la capa de revestimiento de Al y la chapa de acero, teniendo la capa de aleación de Al-Fe-Si un espesor inferior a 5 pin,

en la que el AIN está presente en una interfase de dicha chapa de acero y dicha capa de aleación de Al-Fe-Si, dicha capa de aleación de Al-Fe-Si tiene una estructura de cristales hexagonales, y dicha chapa de acero revestida de Al por inmersión en caliente no es posteriormente recocida.

2. Un método de producción de una chapa de acero revestida de Al por inmersión en caliente, según la reivindicación 1, y con excelente resistencia al ennegrecimiento por calor, que comprende revestir una chapa de acero que tiene los ingredientes del acero que se exponen en la reivindicación 1, como chapa base, aplicar un revestimiento con Al durante el cual se hace que la cantidad de Si en el baño de revestimiento de Al sea del 4 al 11%, y en la que se hace que la temperatura del baño sea de 61 a 65°C, y luego no se realiza un recocido posterior antes de someterla a un trabajo.