PROCEDIMIENTO DE FABRICACION DE CHAPAS DE ACERO ENDURECIBLES POR COCCION, CHAPAS DE ACERO Y PIEZAS ASI OBTENIDAS.

Procedimiento de fabricación de chapas de acero endurecibles por cocción que comprende:

- la fabricación de un acero cuya composición comprende, expresadas en % en peso:

0,03 =q C =q 0,06

0,50 =q Mn =q 1,10

0,08 =q Si =q 0,20

0,015 =q Al =q 0,070

N =q 0,007

Ni =q 0,040

Cu =q 0,040

P =q 0,035

S =q 0,015

Mo =q 0,010

Ti =q 0,005

entendiéndose que la misma comprende igualmente boro en una cantidad tal como:

Procedimiento de fabricación de chapas de acero endurecibles por cocción, chapas de acero y piezas así obtenidas.

La presente invención se refiere a un procedimiento de fabricación de chapas de acero endurecibles por cocción, denominadas de "bake hardening", así como a las chapas y piezas de acero obtenidas por la realización de este procedimiento.

Estas chapas y estas piezas de acero pueden comprender un revestimiento anti-corrosión, tal como el obtenido por galvanización por inmersión en caliente o por electrocincado. Las chapas de acero están más particularmente destinadas para la fabricación de piezas de exterior para el automóvil, como capós por ejemplo, mientras que las piezas de mayor espesor que las chapas, están más particularmente destinadas para la realización de piezas de estructura para automóvil, igualmente.

En efecto, las piezas exteriores para el automóvil deben ser efectuadas en un material fácil de realizar por estampación, presentando al inicio de esta realización una buena resistencia al picado y lo más ligero posible con el fin de disminuir el consumo del vehículo.

Ahora bien, estas diferentes características son contradictorias: un material presenta una buena estampabilidad cuando su límite de elasticidad es bajo, pero una buena resistencia al picado necesita que su límite de elasticidad sea elevado y su espesor importante.

Se han desarrollado por consiguiente aceros denominados de "bake hardening" (también llamados aceros de BH) que presentan la particularidad de tener un bajo límite de elasticidad antes de la conformación, lo cual les hace que sean fácilmente estampables. Pero una vez estampados, luego revestidos con pintura y sometidos a un tratamiento térmico de cocción (170ºC durante 20 minutos, por ejemplo), se observa que las piezas o las chapas de acero de BH tienen un límite de elasticidad que ha aumentado de forma considerable, lo cual les confiere una buena resistencia al picado.

En el caso de las piezas de estructura, esta propiedad de endurecimiento en la cocción del revestimiento es en particular aprovechada para reducir el espesor, y por consiguiente el peso, de estas piezas.

Desde un punto de vista metalúrgico, estas modificaciones de características se explican por la evolución del carbono en solución sólida en el acero. Este carbono tiene naturalmente tendencia a fijarse sobre las dislocaciones del acero hasta la saturación de éstas, lo cual endurece el acero. Controlando la cantidad de carbono en solución sólida y la densidad de dislocaciones presentes en el acero en el transcurso del procedimiento, se puede hacer por consiguiente de forma que endurezca el acero cuando se desee, creando nuevas dislocaciones, que se saturan con el carbono que queda en solución sólida, y que migra bajo el efecto de una activación térmica. Conviene sin embargo evitar la presencia de una cantidad demasiado grande de carbono en solución sólida, pues podría entonces producir un envejecimiento del acero en forma de un endurecimiento intempestivo antes de la estampación que iría en contra del fin considerado.

Se conocen aceros endurecibles por cocción cuya composición comprende manganeso y silicio y una cantidad notable de fósforo, en las proximidades del 0,1% en peso. Estos aceros tienen buenas características mecánicas y una ganancia en límite de elasticidad después de la cocción (BH) del orden de 45 MPa, pero presentan un envejecimiento natural importante.

La presente invención tiene por consiguiente por objeto poner a disposición de los aceros endurecibles por cocción que presenten buenas características mecánicas, una ganancia en límite de elasticidad después de la cocción (BH) de al menos 60 MPa y que sean menos sensibles al envejecimiento natural que los aceros de la técnica anterior.

A este respecto, un primer objeto de la presente invención que está definido en la reivindicación 1 está constituido por un procedimiento de fabricación de chapas de acero endurecibles por cocción que comprende:

- la fabricación de un acero cuya composición comprende, expresadas en % en peso:

entendiéndose que la misma comprende igualmente boro en una cantidad tal que:

estando el resto de la composición constituido por hierro e impurezas resultantes de la fabricación,

- la colada de un lingote de este acero, después de un laminado en caliente de este lingote, para obtener una chapa, siendo la temperatura de final de laminado superior a la del punto Ar3,

- un bobinado de la indicada chapa a una temperatura comprendida entre los 500 y los 700ºC, luego

- un laminado en frío de la indicada chapa con un porcentaje de reducción del 50 al 80%,

- un tratamiento térmico de recocido en continuo por un tiempo inferior a 15 minutos, que comprende:

• un recalentamiento del acero hasta hacerle alcanzar una temperatura comprendida entre los 750 y los 850ºC,

• un mantenimiento isotermo,

• un primer enfriamiento hasta una temperatura comprendida entre los 380 y los 500ºC, y

• un mantenimiento isotermo y luego

• un segundo enfriamiento hasta la temperatura ambiente,

• una laminación de endurecimiento realizada con un porcentaje de reducción comprendido entre 1,2 y 2,5%.

En un modo de realización preferido, el primer enfriamiento comprende una primera parte lenta realizada a una velocidad inferior a 10ºC/s, luego una segunda parte rápida realizada a una velocidad comprendida entre 20 y 50ºC/s.

El procedimiento puede igualmente comprender las variantes siguientes, tomadas por separado o en combinación:

- el contenido en manganeso y el contenido en silicio del acero son tales que:

- el contenido en manganeso del acero se encuentra comprendido ente 0,55 y 0,65% en peso y el contenido en silicio del acero se encuentra comprendido entre 0,08 y 0,12% en peso,

- el contenido en manganeso del acero está comprendido entre 0,95 y 1,05% en peso y el contenido en silicio del acero está comprendido entre 0,16 y 0,20% en peso,

- el contenido en nitrógeno del acero es inferior al 0,005% en peso,

- el contenido en fósforo del acero es inferior al 0,015% en peso.

El contenido en carbono de la composición según la invención se encuentra comprendido entre el 0,03 y el 0,06% en peso, pues este elemento reduce sustancialmente la ductilidad. Sin embargo es necesario disponer de un mínimo del 0,03% en peso para evitar cualquier problema de envejecimiento.

El contenido en manganeso de la composición según la invención debe estar comprendido entre 0,50 y 1,10% en peso. El manganeso mejora el límite de elasticidad del acero reduciendo fuertemente su ductilidad. Por debajo del 0,50% en peso, se observan problemas de envejecimiento, mientras que más allá del 1,10% en peso, perjudica demasiado a la ductilidad.

El contenido en silicio de la composición según la invención debe estar comprendido entre 0,08 y 0,20% en peso. Mejora fuertemente el límite de elasticidad del acero reduciendo escasamente su ductilidad, pero aumenta sustancialmente...

1. Procedimiento de fabricación de chapas de acero endurecibles por cocción que comprende:

- la fabricación de un acero cuya composición comprende, expresadas en % en peso:

N =q 0,007

Ni =q 0,040

Cu =q 0,040

P =q 0,035

S =q 0,015

Mo =q 0,010

Ti =q 0,005

entendiéndose que la misma comprende igualmente boro en una cantidad tal como:

estando el resto de la composición constituido por hierro e impurezas resultantes de la fabricación,

- la colada de un lingote de este acero, después un laminado en caliente de este lingote, para obtener una chapa, siendo la temperatura de final de laminado superior a la del punto Ar3,

- un bobinado de la indicada chapa a temperatura comprendida entre los 500 y los 700ºC, y luego

- un laminado en frío de la indicada chapa con un porcentaje de reducción del 50 al 80%,

- un tratamiento térmico de recocido en continuo por un tiempo inferior a 15 minutos, que comprende:

• un recalentamiento del acero hasta hacerle alcanzar una temperatura comprendida entre los 750 y los 850ºC,

• un mantenimiento isotermo,

• un primer enfriamiento hasta una temperatura comprendida entre los 380 y los 500ºC, y

• un mantenimiento isotermo y luego

• un segundo enfriamiento hasta la temperatura ambiente,

• una laminación de endurecimiento realizada con un porcentaje de reducción comprendido entre 1,2 y 2,5%.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el indicado primer enfriamiento comprende una primera parte lenta realizada a una velocidad inferior a 10ºC/s, seguido de una segunda parte rápida realizada a una velocidad comprendida entre 20 y 50ºC/s.

3. Procedimiento según una u otra de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque además, el contenido en manganeso y el contenido en silicio del acero son tales que:

4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque, además, el contenido en manganeso del acero se encuentra comprendido ente 0,55 y 0,65% en peso y el contenido en silicio del acero se encuentra comprendido entre 0,08 y 0,12% en peso.

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque, además, el contenido en manganeso del acero se encuentra comprendido entre 0,95 y 1,05% en peso y el contenido en silicio del acero se encuentra comprendido entre 0,16 y 0,20% en peso.

6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque, además, el contenido en nitrógeno del acero es inferior al 0,005% en peso.

7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque, además, el contenido en fósforo del acero es inferior al 0,015% en peso.

8. Chapa endurecible por cocción que puede ser obtenida por el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque presenta un límite de elasticidad comprendido entre 260 y 360 MPa, una resistencia a la tracción comprendida entre 320 y 460 MPa, un valor BH2 superior a 60 MPa y un escalón de límite de elasticidad inferior o igual al 0,2%.