ES2297047T3 - Chapa delgada de acero, de alta resistencia, que se puede embutir y es excelente en la propiedad de fijacion de las formas, y metodo para su produccion. - Google Patents
Chapa delgada de acero, de alta resistencia, que se puede embutir y es excelente en la propiedad de fijacion de las formas, y metodo para su produccion. Download PDFInfo
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Abstract
Una chapa delgada de acero de alta resistencia, que se puede embutir, y excelente en la propiedad de fijación de las formas, caracterizado por contener, en masa, C : 0, 01 a 0, 3%, Si : 0, 01 a 2%, Mn : 0, 05 a 3%, P : 0, 1% o menos, S : 0, 01% o menos, Al : 0, 005 a 1%, conteniendo opcionalmente uno o dos de, Ti : 0, 05 a 0, 5%, Nb : 0, 01 a 0, 5%, y conteniendo además opcionalmente al menos uno o más de, B : 0, 0002 a 0, 002%, Cu : 0, 2 a 2%, Ni : 0, 1 a 1%, Ca : 0, 0005 a 0, 002%, REM: 0, 0005 a 0, 02%, Mo : 0, 05 a 1%, V : 0, 02 a 0, 2%, Cr : 0, 01 a 1%, Zr : 0, 02 a 0, 2%, opcionalmente uno o más seleccionados de Sn, Co, Zn, W y Mg en 1% o menos en total, y
Description
Chapa delgada de acero, de alta resistencia, que
se puede embutir y es excelente en la propiedad de fijación de las
formas, y método para su producción.
La presente invención se refiere a una chapa
delgada de acero, de alta resistencia, que se puede embutir y que
es excelente en la propiedad de fijación de las formas, y a un
método para producir la chapa de acero. Mediante esta invención, es
particularmente posible obtener una buena capacidad de embutición
incluso con una chapa de acero que tenga una textura desfavorable
para el trabajo de embutición.
La aplicación de las aleaciones de aluminio y
otros metales ligeros y de chapas de acero de alta resistencia en
piezas de automóviles se ha extendido recientemente con el fin de
reducir el peso de los automóviles y, por lo tanto, reducir el
consumo de combustible y otras ventajas relacionadas. Sin embargo,
mientras que los metales ligeros, como por ejemplo las aleaciones
de aluminio, tienen la ventaja de una alta resistencia específica,
su aplicación se limita a usos especiales porque son mucho más
costosos que el acero. Para reducir más el peso de los automóviles,
por lo tanto una más amplia aplicación de bajo coste, se requieren
claramente chapas de acero de alta resistencia.
Sin embargo, cuando se aplica una deformación
por flexión a la pieza de trabajo de una chapa de acero de alta
resistencia, debido a su alta resistencia, su forma después del
trabajo tiende a desviarse de la forma de la plantilla de
conformado y a volver a la forma original. El fenómeno de la forma
después de un trabajo, en una pieza de trabajo que vuelve a la
forma original, se denomina recuperación elástica del material.
Cuando se produce la recuperación elástica del material, no se
obtiene la forma prevista en la pieza de trabajo. Por esta razón,
las chapas de acero de alta resistencia usadas para carrocerías de
automóviles convencionales han estado muy limitadas a las que tienen
una resistencia de hasta 440 MPa.
Aunque es necesario reducir más el peso de la
carrocería del automóvil mediante el uso de una chapa de acero de
alta resistencia, que tenga una alta resistencia de 490 MPa o más,
no hay disponible hasta la fecha una chapa de acero de alta
resistencia que muestre una pequeña recuperación elástica y que
tenga una buena propiedad de fijación de las formas. Ni que decir
tiene que potenciar la propiedad de la fijación de las formas
después del trabajo de una chapa de acero, de alta resistencia, que
tiene una resistencia de hasta 440 MPa o de una chapa de un acero
medio, es extremadamente importante para mejorar la exactitud de la
forma de los productos, tales como automóviles y
electrodomésticos.
La Publicación de Patente Japonesa no examinada,
Nº H10-72644, describe una chapa de acero inoxidable
austenítico laminada en frío que tiene una pequeña cantidad de
recuperación elástica (referida como exactitud dimensional en la
presente invención), caracterizada porque la convergencia de una
textura {200} en un plano paralelo a las superficies laminadas es
1,5 o más. Sin embargo, la publicación no incluye ninguna
descripción relacionada con la tecnología de reducir los fenómenos
de recuperación elástica y/o el alabeo de pared de una chapa de
acero ferrítico.
Además de lo anterior, como una tecnología para
reducir la cantidad de recuperación elástica de una chapa de acero
inoxidable ferrítico, la Publicación de Patente Japonesa no
examinada, Nº 2001-32050, describe una invención en
la que la relación de las intensidades de los rayos X reflejados de
un plano {100} paralelo a las superficies de las chapas, se
controla a 2 o más en la textura en el centro del espesor de la
chapa. Sin embargo, la invención ni se refiere a la reducción del
alabeo de pared ni incluye ninguna especificación referente al
grupo de componentes de la orientación {100}<110> a
{223}<110> y la componente de la orientación
{112}<110>, que es una componente de la orientación importante
para reducir el alabeo de pared.
Además, el documento WO Nº 00/06791 describe una
chapa delgada de acero ferrítico en la que la relación de las
intensidades de los rayos X reflejados de un plano {100} respecto a
las de un plano {111} se controla en 1 o más, con el fin de mejorar
la propiedad de fijación de las formas. Sin embargo, a diferencia de
la presente invención, esta invención no hace referencia a las
relaciones de las intensidades de los rayos X en el grupo de
componentes de la orientación de {100}<110> a
{223}<110> respecto a la intensidad aleatoria de difracción
de rayos X y las de las componentes de la orientación
{554}<225>, {111}<112> y {111}<110> respecto a la
intensidad aleatoria de difracción de rayos X, y además, no hay
descripción sobre la tecnología de mejora de la capacidad de
embutición.
La Publicación de Patente Japonesa no examinada,
Nº 2001-64750, describe una chapa de acero laminada
en frío, en la que como una tecnología para reducir la cantidad de
recuperación elástica, la relación de las intensidades de los rayos
X reflejados de un plano {100} paralelo a las superficies de las
chapas se controla en 3 o más. Sin embargo, esta invención se
caracteriza por especificar la relación de las intensidades de los
rayos X reflejados de un plano {100} sobre cada superficie de una
chapa de acero, y la posición de la medida de rayos X es diferente
de la posición especificada en la presente invención, donde la
relación media de las intensidades de los rayos x en el grupo de
componentes de la orientación {100}<011> a {223}<110> se
mide en el centro del espesor de la chapa de acero. Además, esta
invención ni se refiere a las componentes de la orientación de
{554}<225>, {111}<112> y {111}<110>, ni describe
ninguna tecnología para mejorar la capacidad de embutición.
Además, como una chapa de acero, excelente en la
propiedad de la fijación de las formas, la Publicación de Patente
Japonesa no examinada, Nº 2000-297349, describe una
chapa de acero laminada en caliente, en la que el valor absoluto de
la anisotropía en el plano de valor r, \Deltar se controla a 0,2 o
menos. Sin embargo, esta invención se caracteriza por mejorar la
propiedad de fijación de las formas disminuyendo el límite elástico,
y no incluye ninguna descripción referente al control de la textura
que esté dirigida a mejorar la propiedad de fijación de las formas
basada en la filosofía descrita en la presente invención.
En semejante situación, la presente invención se
refiere a una chapa delgada de acero de alta resistencia que se
puede embutir y que es excelente en la propiedad de fijación de las
formas para obtener una buena capacidad de embutición incluso con
una chapa de acero que tenga una textura desfavorable para un
trabajo de embutición, y a un método para producir la misma. En
otras palabras, el objeto de la presente invención es proporcionar
una chapa delgada de acero de alta resistencia, excelente en la
propiedad de fijación de las formas y en la capacidad de embutición,
y a un método para producir dicha chapa de acero de una forma
económica y estable.
Los inventores de la presente invención, en
consideración al procedimiento de producción de chapas delgadas de
acero de alta resistencia actualmente producido a escala industrial,
que usa de instalaciones de producción empleadas de forma general,
estudiaron fervientemente cómo obtener una chapa delgada de acero de
alta resistencia que tuviese simultáneamente tanto una buena
propiedad de fijación de las formas como una alta capacidad de
embutición.
Como resultado, se ha establecido la presente
invención basada en el nuevo descubrimiento de que las condiciones
siguientes son muy eficaces para asegurar, a la vez, tanto una buena
propiedad de fijación de las formas como una alta capacidad de
embutición: al menos en un plano en el centro del espesor de una
chapa de acero, la relación media de las intensidades de los rayos
X el grupo de componentes de la orientación de {100}<011> a
{223}<110> respecto a la intensidad aleatoria de difracción de
rayos X es 3,0 o más, y la relación media de las intensidades de
los rayos X en las tres componentes de la orientación de
{554}<225>, {111}<112> y {111}<110> respecto a la
intensidad aleatoria de difracción de rayos X es 3,5 o menos; se
aplica una composición que tenga un efecto lubricante a una chapa
de acero en la que la media aritmética de la rugosidad Ra, de al
menos una de las superficies, es 1 a 3,5 \mum; y el coeficiente de
fricción de las superficies de la chapa de acero, de 0 a 200ºC, es
0,05 a 0,2.
La presente invención se define por las
características de las reivindicaciones.
La Figura 1 es una ilustración esquemática que
muestra la forma del corte tranversal de una muestra que haya
sufrido un ensayo de flexión.
La Figura 2 es una ilustración que explica un
aparato que mide coeficientes de fricción.
La presente invención según las reivindicaciones
será explicada con detalle.
Para hacer realidad una excelente propiedad de
fijación de las formas, es necesario que el valor medio de la
relación de las intensidades de los rayos X en el grupo de
componentes de la orientación de {100}<011> a
{223}<110> respecto a la intensidad aleatoria de la difracción
de rayos X sobre un plano en el centro del espesor de una chapa de
acero sea 3 o más. Si está por debajo de 3, la propiedad de la
fijación de las formas se empobrece.
En este caso, la relación media de las
intensidades de los rayos X en el grupo de componentes de la
orientación de {100}<011> a {223}<110> respecto a la
intensidad aleatoria de difracción de rayos X se obtiene a partir
de la textura tridimensional obtenida calculado las intensidades de
difracción de rayos X en las componentes de la orientación
principal incluidas en el grupo de componentes de la orientación, a
saber {100}<011>, {116}<110>, {114}<110>,
{113}<110>, {112}<110>, {335}<110> y
{223}<110>, bien mediante el método del vector basado en la
proyección estereoscópica de {110}, o mediante el método de
expansión en serie que usa dos o más (preferiblemente tres o más)
proyecciones estereoscópicas de entre las proyecciones
estereoscópicas de {110}, {100}, {211} y {310}.
Por ejemplo, como la anterior relación de las
intensidades de los rayos X en las componentes de la orientación
del cristal, respecto a la intensidad aleatoria de difracción de
rayos X calculada mediante el último método, se pueden usar sin
modificación las intensidades de (001)[1-10],
116[1-10], (114)[1-10],
(113)[1-10], (112)[1-10],
(335)[1-10] y (223)[1-10] en un
corte transversal de \diameter2 = 45º, en una textura
tridimensional. Hay que indicar que la relación media de las
intensidades de los rayos X en el grupo de componentes de la
orientación de {100}<011> a {223}<110> respecto a la
intensidad aleatoria de difracción de rayos x es la relación media
aritmética de todas anteriores componentes de la orientación. Cuando
es posible obtener las intensidades en todas estas componentes de
orientación, se puede usar como un sustituto la media aritmética de
estas intensidades en las componentes de orientación de
{100}<110>, {116}<110>, {114}<110>,
{112}<110> y {223}<110>.
Además de lo anterior, es necesario que la
relación media de las intensidades de los rayos X en las tres
siguientes componentes de orientación, a saber {554}<225>,
{111}<112> y {111}<110>, respecto a la intensidad
aleatoria de difracción de rayos X sea 3,5 o menos. Cuando exceda de
3,5, incluso si la relación media de las intensidades de los rayos
X en el grupo de componentes de orientación de {100}<110> a
{223}<110> respecto a la intensidad aleatoria de difracción
de rayos X está dentro del intervalo apropiado, no se obtiene una
buena propiedad de fijación de las formas. En este caso, la relación
media de las intensidades de los rayos X en las tres componentes de
orientación de {554}<225>, {111}<112> y
{111}<110>, respecto a la intensidad aleatoria de difracción
de rayos X se puede calcular a partir de la textura tridimensional
obtenida de la misma forma que se explicó anteriormente. Es
preferible en la presente invención que la relación media de las
intensidades de los rayos X en el grupo de componentes de
orientación de {100}<110> a {223}<110>, respecto a la
intensidad aleatoria de difracción de rayos X sea 4 o más, y que la
relación media aritmética de la intensidad de los rayos X en las
componentes de orientación de {554}<225>, {111}<112> y
{111}<110>, respecto a la intensidad aleatoria de difracción
de rayos X esté por debajo de 2,5.
La razón de por qué las intensidades de los
rayos X en las componentes de orientación del cristal son
importantes para la propiedad de fijación de las formas en un
trabajo de flexión no está del todo clara, pero se estima que tiene
alguna conexión con el comportamiento de deslizamiento de los
cristales durante la deformación por flexión.
Se prepara una muestra para una medida de
difracción de rayos X cortando una probeta de 30 mm de diámetro a
partir de una posición de 1/4 a 3/4 de la anchura de la chapa de
acero, puliendo las superficies hasta un acabado de grado tres
triángulos (el segundo acabado más fino) y, luego, eliminando las
deformaciones mediante pulido químico o pulido electrolítico. Hay
que indicar que una componente de orientación de un cristal
expresada como {hkl}<uvw> significa que la dirección de una
normal al plano de una chapa de acero es paralela a <hkl> y
la dirección de laminación de la chapa de acero es paralela a
<uvw>. La medida de una orientación del cristal con rayos X
se realiza, por ejemplo, según el método descrito en las páginas 274
a 296 de la traducción japonesa de Elements of
X-ray Diffraction (Elementos de difracción de rayos
X) de B.D. Cullity (publicada en 1986 por AGNE Gijutsu Center,
traducido por Gentaro Matsumura).
A continuación, se explican las condiciones de
la superficie de una chapa de acero, que son importantes en la
presente invención para asegurar una buena capacidad de embutición.
En la presente invención, la media aritmética de la rugosidad Ra de
al menos una de las superficies de una chapa de acero antes de que
la chapa de acero sea recubierta con una composición que tenga un
efecto lubricante, se determina que va a ser de 1 a 3,5 \mum.
Cuando la media aritmética de la rugosidad Ra está por debajo de 1
\mum, se hace difícil retener sobre la superficie de la chapa de
acero una composición que tenga un efecto lubricante que se vaya a
aplicar más tarde. Por otro lado, cuando la media aritmética de la
rugosidad Ra excede de 3,5 \mum, no se puede obtener un
suficiente efecto lubricante incluso después de que se aplique una
composición que tenga un efecto lubricante. Por esta razón, la
media aritmética de la rugosidad Ra de al menos una de las
superficies de una chapa de acero se determina que sea de 1 a 3,5
\mum. Un intervalo preferible es de 1 a 3 \mum. En este caso,
la media aritmética de la rugosidad Ra es una media aritmética de la
rugosidad Ra especificada en la Japanese Industrial Standard (JIS)
(Norma industrial japonesa) B 0601-1994.
Además de lo anterior, en la presente invención,
el coeficiente de fricción de una chapa de acero después de la
aplicación de una composición que tenga un efecto lubricante se
determina que va a ser 0,05 a 0,2, de 0 a 200ºC, en la dirección de
laminación y/o en la dirección perpendicular a la dirección de
laminación. Cuando un coeficiente de fricción está por debajo de
0,05, incluso si la fuerza de soporte de la pieza (BHF) (del
inglés; blank holding force) aumenta durante el conformado por
presión para mejorar la propiedad de fijación de las formas, una
chapa de acero no se mantiene en su borde y fluye en la matriz,
deteriorándose la propiedad de fijación de las formas. Por otro
lado, cuando el coeficiente de fricción excede de 0,2, el flujo de
la chapa de acero en la matriz disminuye incluso si la BHF
disminuye dentro de una tolerancia práctica, conduciendo
probablemente al deterioro de la capacidad de trabajo por
embutición. Por esta razón, el coeficiente de fricción de al menos
una de las direcciones debe ser 0,05 a 0,2.
Como para el intervalo de temperatura en el cual
se prescribe el valor de un coeficiente de fricción, si se mide un
coeficiente de fricción por debajo de 0ºC, es imposible una
evaluación adecuada debido a la escarcha que se forma sobre la
superficie de la chapa de acero. Si la temperatura está por encima
de 200ºC, una composición que tenga efecto lubricante aplicada a
las superficies de una chapa de acero puede llegar a ser inestable.
Por esta razón, el intervalo de temperatura en el que se prescribe
el valor del coeficiente de fricción, se determina que va a ser de 0
a 200ºC.
En este caso, el coeficiente de fricción se
define como la relación (f/F) de la fuerza de embutición (f)
respecto a la fuerza de compresión (F) en los siguientes
procedimientos de ensayo: se aplica una composición que tiene un
efecto lubricante a las superficies de una chapa de acero que se va
a evaluar; se sitúa la chapa de acero entre dos placas planas que
tienen una dureza Vickers de 600 Hv o más en las superficies; se
impone una fuerza (F) perpendicular a las superficies de la chapa
de acero de forma que la tensión de contacto es de 1,5 a 2
kgf/mm^{2}; y se mide la fuerza (f) requerida para tirar de la
chapa de acero por entre las placas planas.
Luego, como índice de la capacidad de embutición
de una chapa de acero se define el cociente (D/d) obtenido al
dividir el diámetro máximo (D) en el que la embutición ha tenido
éxito, entre el diámetro (d) de un punzón cilíndrico cuando se
conforma una chapa de acero en una forma de disco y es sometida a un
trabajo de embutición usando el punzón cilíndrico. En este ensayo,
las chapas de acero se conforman en diversas formas de discos de
300 a 400 mm de diámetro, y en la evaluación de la capacidad de
embutición se usa un punzón cilíndrico de 175 mm de diámetro, que
tiene un reborde de 10 mm de radio alrededor de la cara del fondo y
una matriz que tiene un reborde de 15 mm de radio.
La microestructura de la chapa de acero según la
presente invención se explica de ahora en adelante.
En la presente invención, no es necesario
especificar la microestructura de una chapa de acero que tiene como
fin mejorar la propiedad de fijación de las formas; el efecto de la
presente invención en la mejora de la propiedad de fijación de las
formas se obtiene en cuanto que la textura que cae dentro del
intervalo de la presente invención (la relaciones de las
intensidades de los rayos X en las componentes de orientación
específicas respecto a la intensidad aleatoria de difracción de
rayos X dentro de los intervalos de la presente invención) se
obtiene en las estructuras de la ferrita, bainita, perlita y/o
martensita formadas en los materiales de acero comúnmente
utilizados. Además, se puede potenciar la capacidad de conformado
por estiramiento y otras propiedades de conformado por presión,
cuando se forma una microestructura específica, por ejemplo una
estructura de compuesto que contiene austenita retenida en un 25%,
en términos de porcentaje en volumen, y que tiene el resto
consistente principalmente en ferrita y bainita, una estructura de
compuesto que contiene ferrita como la fase que responde al mayor
porcentaje de volumen y, principalmente, martensita como la segunda
fase, o similar.
Hay que indicar que, cuando una estructura que
no es una estructura cristalina bcc (cúbica centrada en el cuerpo),
como por ejemplo la austenita retenida, está incluida en una
estructura de un compuesto formado por dos o más fases, semejante
estructura no presume ningún problema, en la medida que las
relaciones de las intensidades de los rayos X en las componentes de
orientación y los grupos de componentes de orientación respecto a la
intensidad aleatoria de difracción de rayos X, convertidas en
porcentaje en volumen de las otras estructuras, están dentro de los
respectivos intervalos de la presente invención.
Además, la perlita que contiene carburos gruesos
puede actuar como un punto de partida de las grietas por fatiga que
deterioran de forma notable la resistencia a la fatiga y, por esta
razón, es deseable que el porcentaje en volumen de la perlita que
contiene carburos gruesos sea del 15% o menos.
En este caso, el porcentaje en volumen de
ferrita, bainita, perlita martensita o austenita retenida, se define
como el porcentaje de área en una microestructura, a una
profundidad de 1/4 del espesor de la chapa de acero, obtenida
mediante: el pulido de un trozo sometido a ensayo, que se saca por
corte a partir de una posición de 1/4 a 3/4 de la anchura de una
chapa de acero, a lo largo de la superficie de corte en la dirección
de laminado; ataque químico de la superficie de corte con reactivo
nitral y/o el reactivo descrito en la Publicación de Patente
Japonesa no examinada, Nº H5-163590; y observar
luego la superficie atacada químicamente con un microscopio óptico
bajo una aumento de 200 a 500. Ya que a veces es difícil identificar
la austenita retenida mediante el ataque químico con los anteriores
reactivos, el porcentaje en volumen se puede calcular de la
siguiente manera.
Debido a que la estructura cristalina de la
austenita es diferente a la de la ferrita, se pueden distinguir
cristalográficamente de forma fácil. Por lo tanto, el porcentaje en
volumen de austenita retenida se puede obtener también por el
método de difracción de rayos X, concretamente por el método
simplificado de calcular el porcentaje en volumen mediante la
siguiente ecuación basada en la diferencia entre la austenita y la
ferrita en la intensidad de reflexión de sus planos reticulares
usando la radiación K\alpha del Mo:
donde, \alpha(211),
\gamma(220) y \gamma(311) son los valores de las
intensidades de reflexión de los rayos X de los planos reticulares
indicados de la ferrita (\alpha) y de la austenita (\gamma),
respectivamente.
Con el fin de obtener un bajo límite elástico
para conseguir una mejor propiedad de fijación de las formas, que
la propiedad mejorada de fijación de las formas en la presente
invención, es necesario que la microestructura de una chapa de
acero sea una estructura de un compuesto que contiene ferrita como
la fase que responde al porcentaje de volumen más grande y
martensita, principalmente, como segunda fase. En este caso, la
presente invención permite contener inevitablemente la bainita
incluida, la austenita retenida y la perlita, si su porcentaje
total está por debajo del 5%. Hay que indicar que, para asegurar un
bajo límite elástico del 70% o menos, es deseable que el porcentaje
en volumen de ferrita sea del 50% o más.
Con el fin de obtener una buena ductilidad,
además de mejorar la propiedad de fijación de las formas, en la
presente invención, es necesario que la microestructura de una chapa
de acero sea la estructura de un compuesto que contenga austenita
retenida del 5% a 25% en términos de porcentaje en volumen y que
tenga el resto consistente principalmente en ferrita y bainita. En
este caso, la presente invención permite contener inevitablemente
incluida martensita y perlita si sus porcentajes totales están por
debajo del 5%.
Además, con el fin de obtener una buena
capacidad para trabajar las rebabas, además de mejorar la propiedad
de fijación de las formas, en la presente invención, es necesario
que la microestructura de la chapa de acero sea la estructura de un
compuesto que contenga bainita o ferrita y bainita como la fase que
responde al porcentaje en volumen más grande. En este caso, la
presente invención permite contener inevitablemente incluida
martensita, austenita retenida y perlita. Con el fin de obtener una
buena capacidad de trabajar las rebabas (una relación de expansión
de un orificio), es deseable que el porcentaje de volumen total de
la austenita retenida dura y de la martensita esté por debajo del
5%. También es deseable que el porcentaje en volumen de la bainita
sea del 30% o más. Además, para conseguir una buena ductilidad es
deseable que el porcentaje en volumen de la vainita sea del 70% o
menos.
Con el fin de obtener una mejor capacidad para
trabajar las rebabas, además de mejorar la propiedad de fijación de
las formas, en la presente invención, es deseable que la
microestructura de la chapa de acero conste de una única fase de
ferrita para asegurar una buena capacidad de trabajar las rebabas
(capacidad de expandir un orificio). En este caso, la presente
invención permite alguna cantidad de bainita que va a estar
contenida según requiera la ocasión. Además, con el fin de asegurar
una todavía mejor capacidad de trabajar las rebabas, es deseable
que el porcentaje en volumen de bainita sea del 10% o menos. En este
caso, la presente invención permite contener inevitablemente
incluida martensita, austenita retenida y perlita. La ferrita
mencionada incluye en este caso estructuras de ferrita bainítica y
ferrita acicular. Además, con el fin de asegurar buenas propiedades
de fatiga, es deseable que el porcentaje en volumen de perlita que
contiene carburos gruesos sea del 5% o menos. Además, con el fin de
asegurar una buena capacidad de trabajar las rebabas (capacidad de
expandir un orificio), es deseable que el porcentaje de volumen
total de la austenita retenida y de la martensita esté por debajo
del 5%.
A continuación, se explican las razones de por
qué los componentes químicos se limitan en la presente
invención.
La presente invención según las reivindicaciones
se explica con detalle.
El C es un elemento indispensable para obtener
una microestructura deseada. Cuando el contenido de C excede el
0,3%, sin embargo, la capacidad de trabajo se deteriora y, por esta
razón, el contenido se establece en 0,3% o menos. Además, cuando el
contenido de C excede el 0,2%, se deteriora la capacidad de soldeo
y, por esta razón, es deseable que el contenido sea del 0,2% o
menos. Por otro lado, cuando el contenido de C está por debajo del
0,01%, disminuye la resistencia del acero y, por lo tanto, el
contenido se establece en el 0,01% o más. Además, con el fin de
obtener austenita retenida de una forma estable, en una cantidad
suficiente para conseguir una buena ductilidad, es deseable que el
contenido sea del 0,05% o más.
Además, cuando el contenido de C excede del
0,1%, la capacidad de trabajo y de soldeo se deterioran y, por lo
tanto, el contenido se establece en 0,1% o menos. Cuando el
contenido está por debajo del 0,01%, la resistencia del acero se
hace más baja y, por esta razón, su contenido se establece en el
0,01% o más.
El Si es un elemento soluto reforzador y, como
tal, es eficaz para potenciar la resistencia. Su contenido tiene
que ser del 0,01% o más para obtener una resistencia deseada pero,
cundo está contenido en cantidad superior al 2%, la capacidad de
trabajo se deteriora. El contenido de Si, por lo tanto, se determina
que sea del 0,01 a 2%.
El Mn es un elemento soluto reforzador y, como
tal, es eficaz para potenciar la resistencia. Su contenido tiene
que ser del 0,05% o más para obtener una resistencia deseada. En el
caso en el que elementos tales como el Ti, que suprimen el hecho
del agrietamiento en caliente inducido por el S, no se añadan en una
cantidad suficiente además del Mn, es deseable añadir Mn de forma
que la expresión Mn/S \geq 20 se satisface en términos de
porcentaje en masa. Además, el Mn es un elemento para estabilizar la
austenita y, por lo tanto, con el fin de obtener de forma estable
una cantidad suficiente de austenita retenida para conseguir una
buena ductilidad, es deseable que su cantidad de adición sea del
0,1% o más. Cuando se añade Mn en cantidad superior al 3%, por otro
lado, se producen grietas en las planchas. Por eso, se establece que
el contenido sea del 3% o menos.
El P es una impureza no deseable, y cuanto menor
sea su contenido, mejor. Cuando el contenido supera el 0,1%, la
capacidad de trabajo y de soldeo se ven afectadas negativamente, y
por tanto son propiedades que se refieren a la fatiga. Por lo tanto,
el contenido de P se establece en 0,1% o menos.
El S origina las grietas que se producen durante
el laminado en caliente cuando contiene demasiado y, por lo tanto,
el contenido debe controlarse tan bajo como sea posible, pero es
permisible un contenido de hasta el 0,03%. El S es también una
impureza y cuanto más bajo sea su contenido, mejor. Cuando el
contenido de S es demasiado grande, se forman inclusiones de tipo
A, perjudiciales para la ductilidad local y para la capacidad de
trabajar las rebabas y, por esta razón, el contenido tiene que
minimizarse. Un contenido de S deseable es, por lo tanto, el 0,01% o
menos.
Se requiere que el Al se añada en un 0,005% o
más para desoxidar el acero fundido, pero su límite superior se
establece en 1,0% para evitar incrementos de coste. El Al aumenta la
formación de inclusiones no metálicas y deteriora la elongación
cuando se añade excesivamente y, por esta razón, un contenido
deseable de Al es del 0,5% o menos.
El N se combina con el Ti y Nb, y forma
precipitados a una temperatura superior a la que lo hace el C y, por
hacerlo así, disminuye las cantidades de Ti y de Nb que son
eficaces para fijar el C. Por esta razón, el contenido de N se debe
minimizar. Un contenido de N permisible es 0,005% o menos.
El Ti contribuye a aumentar la resistencia de
una chapa de acero mediante el reforzamiento por precipitación.
Cuando el contenido está por debajo del 0,05%, sin embargo, el
efecto es insuficiente y, cuando el contenido supera el 0,5%, no
solo se satura el efecto, sino que también se incrementa el coste de
adición de la aleación. Por esta razón, se determina que el
contenido de Ti será de 0,05 a 0,5%.
Además, el Ti es uno de los elementos más
importantes en la presente invención. Es decir, con el fin de
precipitar y fijar el C, que forma carburos tales como la
cementita, perjudiciales para la capacidad de trabajar las rebabas
y, de ese modo, contribuir a la mejora de la capacidad de trabajar
las rebabas, es necesario que se satisfaga la condición, Ti -
(48/12)C - (48/14)N - (48/32)S \geq 0%.
En este caso, ya que el S y el N se combinan con
el Ti para formar precipitados a una temperatura comparativamente
más alta que lo hace el C, con el fin de satisfacer la expresión Ti
\geq (48/12)C, la condición Ti - (48/12)C -
(48/14)N - (48/32)S \geq 0%, se debe satisfacer
inevitablemente.
El Nb contribuye a la mejora de la resistencia
de la chapa de acero mediante el reforzamiento por precipitación,
como lo hace el Ti. También tiene un efecto de mejorar la capacidad
de trabajar las rebabas haciendo finos los granos cristalinos.
Cuando el contenido está por debajo del 0,01%, sin embargo, los
efectos no se manifiestan suficientemente y, si el contenido supera
el 0,5%, no solo se saturan los efectos sino que se incrementa el
coste de adición de la aleación. Por esta razón, el contenido de Nb
se determina que va ser de 0,01 a 0,5%.
Con el fin de precipitar y fijar el C, que forma
carburos tales como la cementita, perjudiciales para la capacidad
de trabajar las rebabas y por eso, contribuir a la mejora de la
capacidad de trabajar las rebabas, es necesario que se satisfaga la
condición, Ti + (48/93)Nb - (48/14)C - (48/14)N
- (48/32)S \geq 0%.
En este caso, ya que el Nb forma carburos a una
temperatura comparativamente más baja que lo hace el Ti, con el fin
de satisfacer la expresión Ti + (48/93)C \geq
(48/12)C, la condición Ti + (48/93)Nb -
(48/14)C - (48/14)N - (48/32)S \geq 0%, se
debe satisfacer inevitablemente.
El Cu se añade según requiera la ocasión, ya que
tiene el efecto de mejorar las propiedades de fatiga cuando está en
un estado de solución sólida. Sin embargo, se obtiene un efecto
tangible cuando la cantidad de adición está por debajo del 0,2%,
pero el efecto se satura cuando el contenido supera el 2%. Por eso,
el intervalo de contenido de Cu se determina que va a ser de 0,2 a
2%. Ha de indicarse que, cuando la temperatura de laminado es de
450ºC o más alta, si el Cu está contenido en cantidad superior al
1,2%, puede precipitar después del laminado, deteriorando
drásticamente la capacidad de ser trabajado. Por esta razón, es
deseable que el contenido de Cu esté limitado al 1,2% o
menos.
menos.
El B se añade según requiera la ocasión, ya que
tiene el efecto de elevar el límite de fatiga cuando se añade en
combinación con el Cu. Además, el B se añade según requiera la
ocasión, ya que tiene el efecto de elevar el límite de fatiga
suprimiendo la fragilidad intergranular originada por el P, que se
considera que va a resultar a partir de una disminución de la
cantidad de C soluto. Una adición de B por debajo del 0,0002% no es
suficiente para obtener los efectos, pero cuando se añade B en
cantidad superior al 0,002%, se producen grietas en la plancha. Por
esta razón, la cantidad de adición de B se determina que va a ser de
0,0002 a 0,002%.
El Ni se añade según requiera la ocasión para
prevenir la fragilidad en caliente originada al contener Cu. Una
cantidad de adición por debajo del 0,1% no es suficiente para
obtener el efecto pero, cuando se añade Ni en una cantidad superior
al 1%, el efecto se satura. Por esta razón, el contenido se
determina que va a ser del 0,1 al 1%. Hay que indicar que cuando el
contenido de Cu es el 1,2% o menos, es deseable que el contenido de
Ni sea del 0,6% o menos.
El Ca y los REM (metales pertenecientes al grupo
de las tierras raras) son elementos para modificar la forma de las
inclusiones no metálicas, las cuales sirven como puntos de partida
de las fracturas y/o deterioran la capacidad de trabajo, y
volverlas inocuas. Pero no se obtiene un efecto tangible cuando se
añade cualquiera de ellos por debajo del 0,0005%. Cuando se añade
Ca es por encima del 0,002% o REM por encima del 0,02%, el efecto
se satura. Por eso, es deseable añadir Ca del 0,0005 al 0,002% y REM
del 0,0005 al 0,02%.
Además, se pueden añadir uno o más elementos que
refuercen por precipitación y elementos que refuercen como solutos,
es decir Mo, V, Cr, y Zr, para potenciar la resistencia. Sin
embargo, cuando se añaden por debajo del 0,05%, 0,02%, 0,01% y
0,02%, respectivamente, no se manifiestan efectos tangibles y,
cuando se añaden en una cantidad superior al 1%, 02%, 1% y 0,2%,
respectivamente, los efectos se saturan.
Se puede añadir Sn, Co, Zn, W y/o Mg en un 15% o
menos, en total, en un acero que consta principalmente de los
componentes anteriormente explicados, pero, ya que el Sn puede
originar defectos en la superficie durante el laminado en caliente,
es preferible limitar el contenido de Sn al 0,05% o menos.
Ahora, las razones para limitar las condiciones
del método de producción según la presente invención se describen de
ahora en adelante con detalle.
Se puede producir una chapa de acero según la
presente invención mediante los procedimientos de: colada, laminado
en caliente y enfriamiento, o laminado en caliente, enfriamiento,
decapado y laminado en frío; luego, tratamiento térmico o
tratamiento térmico de una chapa de acero laminada en caliente o
laminada en frío, en una línea de revestimiento por inmersión en
caliente; y un tratamiento superficial adicional aplicado a una
chapa de acero así producida por separado, según requiera la
ocasión.
La presente invención no especifica
particularmente los métodos de producción anteriores al laminado en
caliente. Es decir: se puede fundir un acero y refinarlo en un alto
horno, un horno de arco eléctrico o similar; luego se pueden
ajustar los componentes químicos para que contengan las cantidades
deseadas de los componentes en uno o más de los diversos
procedimientos secundarios de refino; y luego el acero se puede
colar en forma de planchas mediante un procedimiento de colada como
por ejemplo un procedimiento ordinario de colada continua. Se
pueden usar chatarras de acero como materia prima. Además, en el
caso de una plancha colada mediante un procedimiento de colada
continua, la plancha se puede introducir directamente en una
instalación de laminado en caliente mientras que está caliente, o
después de enfriarla a temperatura ambiente, y calentarla luego en
un horno de recalentamiento.
No se establece en particular un límite
específico a la temperatura de recalentamiento, pero es deseable que
la temperatura de recalentamiento esté por debajo de 1400ºC ya que,
cuando es de 1400ºC o más alta, la cantidad de cascarilla se hace
grande y el rendimiento del producto disminuye. También es deseable
que la temperatura de recalentamiento sea de 1000ºC o más alta, ya
que una temperatura de recalentamiento por debajo de 1000ºC
disminuye notablemente la eficacia de la operación de la instalación
en el programa de laminación. Es deseable que la temperatura de
recalentamiento sea de 1100ºC o más alta porque, cuando la
temperatura de recalentamiento está por debajo de 1100ºC, no solo
los precipitados que contienen Ti y/o Nb se hacen más gruesos sin
volverse a fundir en una plancha, y por eso se pierde su capacidad
de refuerzo por precipitación, sino que tampoco precipitan los
precipitados que contienen Ti y/o Nb, que tienen un tamaño y una
distribución deseable para mejorar la capacidad de trabajar las
rebabas no precipitan.
En un procedimiento de laminado en caliente, una
plancha sufre un laminado de acabado después de completar un
laminado basto. Cuando se aplica un descascarillado después de
completar el laminado basto, es deseable que se satisfaga la
siguiente condición:
P (MPa)
\times L (l/m^{2}) \geq
0,0025
donde P (MPa) es la presión de
impacto del agua a alta presión sobre la superficie de la chapa de
acero, y L (l/m^{2}) es el caudal del agua de
descascarillado.
La presión de impacto P del agua a alta presión
sobre una superficie de la chapa de acero se expresa como sigue
(véase Tetsuto-Hagane, 1991, Vol,. 77, Nº 9, página
1450):
P (MPa) = 5,64
\times P0 \times V \times
H^{2}
donde, P0 (MPa) es la presión del
líquido, V (l/min) es el caudal del líquido de una boquilla, y H
(cm) es la distancia entre la boquilla y la superficie de la chapa
de
acero.
El caudal L (l/cm^{2}) se expresa como
sigue:
L (l/cm^{2})
= V/(W \times
v)
donde, V (l/min) es el caudal del
líquido en la boquilla, W (cm) es la anchura en la que el líquido
incide desde la boquilla y golpea a la superficie de la chapa de
acero, y v (cm/min) es la velocidad de desplazamiento de la chapa de
acero.
Para obtener los efectos de la presente
invención, no es necesario establecer de una forma particular un
límite superior para el producto de la presión de impacto P y el
caudal L, pero es preferible que el producto sea 0,02 o menos,
porque cuando el caudal del líquido de la boquilla se eleva, se
producen problemas tales como el desgaste incrementado de la
boquilla.
Es preferible, además, que la altura máxima de
la rugosidad Ry de la chapa de acero después del laminado de
acabado sea de 15 \mum (que definimos como 15 \mumRy, éste es el
resultado cuando la longitud estándar l es de 2,5 mm y la longitud
de la evaluación, ln, es de 12,5 mm o menos, aplicado al método
descrito en las páginas 5-7 del documento JIS B
0601-1994). La razón de esto es clara desde el hecho
de que la resistencia a la fatiga de una chapa de acero según se
lamina en caliente o se decapa está relacionada con la altura máxima
de la rugosidad Ry de la superficie de la chapa de acero, según se
establece, por ejemplo, en la página 84 de Metal Material Fatigue
Desing Handbook, editado por la Society of Materials Science, Japón.
Además, es preferible que el laminado en caliente de acabado se
haga dentro de los 5 segundos posteriores al descascarillado a alta
presión, con el fin de impedir que se formen de nuevo
cascarillas.
cascarillas.
Además, con el fin de conseguir el efecto de
disminuir el coeficiente de fricción aplicando una composición que
tenga un efecto lubricante, es deseable que la media aritmética de
la rugosidad Ra de la superficie de la chapa de acero después del
laminado de acabado se 3,5 o menos, a no ser que la chapa de acero
esté sometida a un laminado de endurecimiento o a un laminado en
frío después del laminado en caliente o el decapado.
Además de lo anterior, el laminado de acabado se
puede llevar a cabo de una forma continua soldando conjuntamente el
producto semiacabado de las chapas después del laminado basto o el
posterior descascarillado. En este caso, los productos semiacabados
de las chapas se pueden soldar conjuntamente después de bobinarse
temporalmente, mantenerse dentro de una cubierta que tiene la
función de retención del calor, según requiera la ocasión, y luego
se desenrolla la bobina.
Cuando la chapa de acero laminado en caliente se
usa como producto final, es necesario que el laminado de acabado se
haga en una relación de reducción total del 25% o más en el
intervalo de temperatura de la temperatura de transformación
Ar_{3} + 100ºC o inferior durante la última mitad del laminado de
acabado. En este caso, la temperatura de transformación Ar_{3} se
puede expresar en relación a los componentes químicos del acero, de
una forma simplificada, mediante la siguiente ecuación, por
ejemplo:
Ar_{3} = 910
- 310 \times %C + 25 \times %Si - 80 \times
%Mn
Cuando la relación de reducción total en el
intervalo de temperatura de la temperatura de transformación
Ar_{3} + 100ºC o inferior, es inferior al 25%, la textura de la
austenita laminada no se consigue suficientemente y, como
resultado, no se obtienen los efectos de la presente invención,
después de eso no importa cómo se enfría la chapa de acero. Para
obtener una textura más áspera, es deseable que la relación de
reducción total en el intervalo de temperatura de la temperatura de
transformación Ar_{3} + 100ºC o inferior, sea del 35% o más.
La presente invención no especifica de forma
particular un límite inferior del intervalo de temperaturas cuando
se lleva a cabo el laminado con una relación de reducción total del
25% o más. Sin embargo, cuando el laminado se hace a una
temperatura por debajo de la temperatura de transformación Ar_{3},
permanece en la ferrita que ha precipitado durante el laminado una
estructura inducida por el trabajo, y, como resultado, disminuye la
ductilidad y se deteriora la capacidad de ser trabajada. Por esta
razón, es deseable que el límite inferior del intervalo de
temperatura cuando se lleva a cabo el laminado con una relación de
reducción total del 25% o más para que sea igual o superior a la
temperatura de transformación Ar_{3}. Sin embargo, si se va a
promover una recuperación o recristalización, en alguna medida,
durante el posterior proceso de bobinado o un tratamiento térmico
después del proceso de bobinado, es aceptable una temperatura por
debajo de la temperatura de transformación Ar_{3}.
La presente invención no especifica, de forma
particular, un límite superior de la relación de reducción total en
el intervalo de la temperatura de transformación Ar_{3} + 100ºC o
inferior. Sin embargo, cuando la relación de reducción total supera
el 97,5%, la carga de laminación llega a ser demasiado alta y se
hace necesario aumentar la rigidez de la instalación excesivamente,
dando como resultado inconvenientes económicos. Por esta razón, la
relación de reducción total es, deseablemente, del 97,5% o
menos.
En este caso, cuando la fricción entre el
rodillos del laminado en caliente y la chapa de acero es grande
durante el laminado en caliente en el intervalo de temperatura de la
temperatura de transformación Ar_{3} + 100ºC o inferior, las
orientaciones de los cristales compuestas principalmente de {110} se
desarrollan en planos próximos a las superficies de la chapa de
acero, originando el deterioro de la propiedad de la fijación de
las formas. Como contramedida, se aplica una lubricación, según
requiera la ocasión, para reducir la fricción entre el rodillo del
laminado en caliente y la chapa de acero.
La presente invención no especifica, de forma
particular, el límite superior del coeficiente de fricción entre el
rodillo del laminado en caliente y la chapa de acero. Sin embargo,
cuando es superior a 0,2, las orientaciones de los cristales
principalmente compuestas de {110} se consiguen llamativamente,
deteriorando la propiedad de fijación de las formas. Por esta
razón, es deseable controlar el coeficiente de fricción entre el
rodillos de laminado en caliente y la chapa de acero en 0,2 o
menos, al menos una de las pasadas del laminado en caliente en el
intervalo de temperatura de la temperatura de transformación
Ar_{3} + 100ºC o inferior. Es preferible todavía controlar el
coeficiente de fricción entre el rodillo del laminado en caliente y
la chapa de acero en 0,15 o menos en todas las pasadas del laminado
en caliente en el intervalo de temperatura de la temperatura de
transformación Ar_{3} + 100ºC o inferior. En este caso, el
coeficiente de fricción entre el rodillo del laminado en caliente y
la chapa de acero es el valor calculado a partir de una relación de
deslizamiento hacia delante, una carga de laminación, un par de
rotación y así sucesivamente, basado en la teoría de la
laminación.
La presente invención no especifica, de forma
particular, la temperatura en la pasada final (FT) de un laminado
de acabado, pero es deseable que la temperatura en la pasada fina
(FT) de un laminado de acabado sea igual, o superior, a la
temperatura de transformación Ar_{3}. Esto es debido a que si la
temperatura de laminación cae por debajo de la temperatura de
transformación Ar_{3} durante el laminado en caliente, permanece
una estructura inducida por el trabajo en la ferrita que ha
precipitado antes de, o durante, el laminado y, como resultado,
disminuye la ductilidad y se deteriora la capacidad trabajo. Sin
embargo, cuando se va a aplicar un tratamiento térmico para la
recuperación o la recristalización durante, o después, del posterior
proceso de bobinado, se permite que la temperatura en la pasada
final (FT) del laminado de acabado esté por debajo de la temperatura
de transformación Ar_{3}.
La presente invención no especifica, de forma
particular, el límite superior de la temperatura de acabado, pero
si la temperatura de acabado supera la temperatura de transformación
Ar_{3} + 100ºC, se hace sustancialmente imposible llevar a cabo
la laminación con una relación de reducción total del 25% o más, en
el intervalo de temperatura de la temperatura de transformación
Ar_{3} + 100ºC o inferior. Por esta razón, es deseable que el
límite superior de la temperatura de acabado sea la temperatura de
transformación Ar_{3} + 100ºC o inferior.
En la presente invención, no es necesario
especificar de forma particular la microestructura de la chapa de
acero con el fin de mejorar la propiedad de fijación de las formas
y, por eso, no se establece ninguna limitación específica respecto
al proceso de enfriamiento después de la conclusión del laminado de
acabado hasta el bobinado a la temperatura de bobinado prescrita.
No obstante, se enfría la chapa de acero, según requiera la ocasión,
con el fin de asegurar la temperatura de bobinado prescrita o para
controlar la microestructura.
La presente invención no especifica, de forma
particular, el límite superior de la velocidad de enfriamiento,
pero ya que la deformación térmica puede el alabeo de la chapa de
acero, es deseable controlar la velocidad de enfriamiento a
300ºC/s, o menos. Además, cuando la velocidad de enfriamiento es
demasiado alta, se hace imposible controlar de forma precisa el
enfriamiento y la temperatura, y se puede dar un sobreenfriamiento
como resultado de ir más allá de una temperatura por debajo de la
temperatura de enfriamiento prescrita. Por esta razón, la velocidad
de enfriamiento en este caso es, deseablemente, de 150ºC/s o menos.
Tampoco se establece específicamente un límite inferior de la
velocidad de enfriamiento. Como referencia, la velocidad de
enfriamiento en el caso en el que se deje enfriar una chapa de
acero de forma natural a temperatura ambiente sin ningún
enfriamiento deliberado es de 5ºC/s, o más.
Con el fin de obtener un bajo límite elástico
para conseguir una mejor propiedad de fijación de las formas que la
propiedad mejorada de fijación de las formas de la presente
invención, es necesario que la microestructura de la chapa de acero
sea la estructura de un compuesto que contenga ferrita como la fase
que responde al porcentaje en volumen más grande y principalmente
martensita como la segunda fase. Para hacer eso, se tiene que
retener la chapa de acero laminada en caliente durante 1 a 20
segundos en el intervalo de la temperatura de transformación
Ar_{3} a la temperatura de transformación Ar_{1} (la zona
bifásica ferrita-austenita) en el primer lugar
después de completar el acabado final. En este caso, la retención de
la chapa de acero laminada en caliente se lleva a cabo para
acelerar la transformación de la ferrita en la zona bifásica. Si el
tiempo de retención es inferior a 1 segundo, la transformación de
la ferrita en la zona bifásica es insuficiente, y no se obtiene una
ductilidad suficiente, pero, si excede de los 20 segundos, se forma
perlita, y no se obtiene la estructura del compuesto prevista que
contiene ferrita como la fase que responde al mayor porcentaje en
volumen y principalmente martensita como segunda fase.
Además, con el fin de acelerar fácilmente la
transformación de la ferrita, es deseable que el intervalo de
temperatura en el que se retiene a la chapa de acero durante 1 a 20
segundos, sea desde la temperatura de transformación Ar_{1} a
800ºC. Además, para no disminuir la productividad drásticamente, es
deseable que el tiempo de retención, que ha sido definido
anteriormente como de 1 a 20 segundos, sea de 1 a 10 segundos.
Para satisfacer todas estas condiciones, es
necesario alcanzar rápidamente el intervalo de temperatura a una
velocidad de enfriamiento de 20ºC/s o más, después de completar el
laminado de acabado. El límite superior de la velocidad de
enfriamiento no se especifica de forma particular, pero, en
consideración de la capacidad del equipo de enfriamiento, una
velocidad razonable de enfriamiento es 300ºC/s o menos. Además,
cuando la velocidad de enfriamiento es demasiado alta, se hace
imposible controlar con precisión la temperatura final de
enfriamiento y puede darse un sobreenfriamiento como resultado de ir
más allá de la temperatura de transformación Ar_{1} o menos. Por
esta razón, la velocidad de enfriamiento en este caso es,
deseablemente, 150ºC/s o menos.
Posteriormente, se enfría la chapa de acero con
una velocidad de enfriamiento de 20ºC/s o más, desde por encima del
intervalo de temperatura hasta la temperatura de bobinado (CT). A
una velocidad de enfriamiento por debajo de 20ºC, se forma perlita
o bainita y no se obtiene una cantidad suficiente de martensita y,
como resultado, no se obtiene la microestructura prevista que
contiene ferrita como la fase que responde al porcentaje de volumen
más grande y con martensita como la segunda fase. Se pueden
aprovechar los efectos de la presente invención sin ocuparse de
especificar de forma particular un límite superior de la velocidad
de enfriamiento hasta la temperatura de bobinado pero, para evitar
el alabeo originado por la deformación térmica, es preferible
controlar la velocidad de enfriamiento a 300ºC/s o menos.
Con el fin de obtener una buena ductilidad,
además de mejorar la propiedad de fijación de las formas, en la
presente invención, es necesario que la microestructura de la chapa
de acero sea la estructura de un compuesto que contenga austenita
retenida en un 5% al 25%, en términos de porcentaje en volumen y que
tenga el resto consistente en ferrita y bainita. Para hacer eso, la
chapa de acero laminada en caliente tiene que ser retenida durante
1 a 20 segundos en el intervalo de temperatura desde la temperatura
de transformación Ar_{3} hasta la temperatura de transformación
Ar_{1} (la zona bifásica ferrita-austenita), en
primer lugar después de completar el laminado de acabado. En este
caso, la retención de la chapa de acero laminada en caliente se
lleva a cabo para acelerar la transformación de la ferrita en la
zona bifásica. Si el tiempo de retención es inferior a 1 segundo,
la transformación de la ferrita en la zona bifásica es insuficiente
y no se obtiene una ductilidad suficiente, pero si supera los 20
segundos, se forma perlita y no se obtiene la microestructura
prevista que contiene austenita retenida en un 5% al 25%, en
términos de porcentaje en volumen y que tiene el resto consistente
en ferrita y bainita. Además, con el fin de acelerar fácilmente la
transformación de la ferrita, es deseable que el intervalo de
temperatura en el que es retenida la chapa de acero durante 1 a 20
segundos, sea desde la temperatura de transformación Ar_{1} hasta
800ºC. Además, con el fin de no disminuir drásticamente la
productividad, es deseable que el tiempo de retención, que se ha
definido anteriormente como de 1 a 20 segundos, sea de 1 a 10
segundos.
Para satisfacer todas estas condiciones, es
necesario alcanzar rápidamente dicho intervalo de temperatura, a
una velocidad de enfriamiento de 20ºC/s o más, después de completar
el laminado final. El límite superior de la velocidad de
enfriamiento no se especifica de forma particular, sino que en
consideración a la capacidad del equipo de enfriamiento, una
velocidad razonable de enfriamiento es de 300ºC/s o menos. Además,
cuando la velocidad de enfriamiento es demasiado alta, se hace
imposible controlar con precisión la temperatura final de
enfriamiento y puede darse un sobreenfriamiento como resultado de ir
más allá de la temperatura de transformación Ar_{1} o menos. Por
esta razón, la velocidad de enfriamiento en este caso es,
deseablemente, 150ºC/s o menos.
\newpage
Posteriormente, se enfría la chapa de acero con
una velocidad de enfriamiento de 20ºC/s o más, desde por encima del
intervalo de temperatura hasta la temperatura de bobinado (CT). A
una velocidad de enfriamiento por debajo de 20ºC, se forma perlita
o bainita que contienen formas de carburos y no se obtiene una
cantidad suficiente de austenita retenida y, como resultado, no se
obtiene la microestructura prevista que contiene austenita retenida
en un 5% al 25%, en términos de porcentaje en volumen, y que tiene
el resto consistente principalmente en ferrita y bainita. Se pueden
aprovechar los efectos de la presente invención sin ocuparse de
especificar de forma particular un límite superior de la velocidad
de enfriamiento hasta la temperatura de bobinado pero, para evitar
el alabeo originado por la deformación térmica, es preferible
controlar la velocidad de enfriamiento a 300ºC/s o menos.
Con el fin de obtener una buena capacidad de
trabajar las rebabas, además de mejorar la propiedad de fijación de
las formas, en la presente invención, es necesario que la
microestructura sea la estructura de un compuesto que contenga
bainita, o ferrita y bainita como la fase que responda al porcentaje
en volumen más grande. Para hacer eso, la presente invención no
especifica de forma particular las condiciones del procedimiento
después de la conclusión del laminado de acabado hasta el bobinado
a la temperatura de bobinado prescrita, excepto para la velocidad
de enfriamiento aplicada durante el procedimiento. Sin embargo en el
caso de que se requiera que la chapa de acero tenga tanto una buena
capacidad de trabajar las rebabas como una alta ductilidad, sin
sacrificar demasiado la capacidad de trabajar las rebabas, es
aceptable retener la chapa de acero laminada en caliente durante 1
a 20 segundos en el intervalo de temperatura desde la temperatura de
transformación Ar_{3} hasta la temperatura de transformación
Ar_{1} (la zona bifásica ferrita austenita).
En este caso, la retención de la chapa de acero
laminada en caliente se lleva a cabo para acelerar la transformación
de la ferrita en la zona bifásica. Si el tiempo de retención es
inferior a 1 segundo, la transformación de la ferrita en la zona
bifásica es insuficiente, y no se obtiene una ductilidad suficiente,
pero, si excede de los 20 segundos, se forma perlita, y no se
obtiene la microestructura prevista de una estructura de un
compuesto que contiene bainita, o ferrita y bainita como la fase que
responde al mayor porcentaje en volumen. Además, con el fin de
acelerar fácilmente la transformación de la ferrita, es deseable que
el intervalo de temperatura en el que se retiene a la chapa de
acero durante 1 a 20 segundos, sea desde la temperatura de
transformación Ar_{1} a 800ºC. Además, para no disminuir la
productividad drásticamente, es deseable que el tiempo de retención,
que ha sido definido anteriormente como de 1 a 20 segundos, sea de 1
a 10 segundos.
Para satisfacer todas estas condiciones, es
necesario alcanzar rápidamente dicho intervalo de temperatura, a
una velocidad de enfriamiento de 20ºC/s o más, después de completar
el laminado final. El límite superior de la velocidad de
enfriamiento no se especifica de forma particular, sino que en
consideración de la capacidad del equipo de enfriamiento, una
velocidad razonable de enfriamiento es de 300ºC/s o menos. Además,
cuando la velocidad de enfriamiento es demasiado alta, se hace
imposible controlar con precisión la temperatura final de
enfriamiento y puede darse un sobreenfriamiento como resultado de ir
más allá de la temperatura de transformación Ar_{1} o menos,
perdiendo el efecto de mejorar la ductilidad. Por esta razón, la
velocidad de enfriamiento en este caso es, deseablemente, 150ºC/s o
menos.
Posteriormente, se enfría la chapa de acero con
una velocidad de enfriamiento de 20ºC/s o más, desde por encima del
intervalo de temperatura hasta la temperatura de bobinado (CT). A
una velocidad de enfriamiento por debajo de 20ºC, se forma perlita
o bainita que contienen formas de carburos y no se obtiene la
microestructura prevista de una estructura de un compuesto que
contenga bainita, o ferrita y bainita como la fase que responde al
mayor porcentaje en volumen. Se pueden aprovechar los efectos de la
presente invención sin ocuparse de especificar, de forma
particular, un límite superior de la velocidad de enfriamiento hasta
la temperatura de bobinado pero, para evitar el alabeo originado
por la deformación térmica, es preferible controlar la velocidad de
enfriamiento a 300ºC/s o menos. Además, cuando la velocidad de
enfriamiento es demasiado alta, se hace imposible controlar de
forma precisa el enfriamiento y la temperatura, y se puede dar un
sobreenfriamiento como resultado de ir más allá de la temperatura
de transformación Ar_{1} o menos, perdiéndose el efecto de mejorar
la ductilidad. Por esta razón la velocidad de enfriamiento es en
este caso, deseablemente, 150ºC/s o menos.
Posteriormente, la chapa de acero se enfría
desde el anterior intervalo de temperatura hasta la temperatura de
bobinado (CT) prescrita, pero no es necesario especificar de forma
particular la velocidad de bobinado para obtener los efectos de la
presente invención. Sin embargo, cuando la velocidad de enfriamiento
es demasiado baja, el tamaño de los precipitados que contienen Ti
y/o Nb se hace más grueso y allí se eleva la probabilidad de que no
contribuyan a la potenciación de la resistencia del acero originada
por el reforzamiento por precipitación. Por esta razón es deseable
que el límite inferior de la velocidad de enfriamiento sea de 20ºC/s
o más. Los efectos de la presente invención sin ocuparse de
especificar de forma particular un límite superior de la velocidad
de enfriamiento hasta la temperatura de bobinado pero, para evitar
el alabeo originado por la deformación térmica, es preferible
controlar la velocidad de enfriamiento a 300ºC/s o menos.
En la presente invención, no es necesario
especificar de forma particular la microestructura de una chapa de
acero que tiene como fin mejorar la propiedad de fijación de las
formas y, por eso, la presente invención no especifica de forma
concreta un límite superior de la temperatura de bobinado. Sin
embargo, con el fin de conservar la textura de la austenita
obtenida por el laminado final, con una relación de reducción total
del 25% o más, en el intervalo de temperatura de la temperatura de
transformación Ar_{3} + 100ºC o menos, es deseable bobinar la
plancha de acero a la temperatura de bobinado T0, mostrada más
adelante, o menos. Hay que indicar que es necesario establecer la
temperatura T0 igual a, o por debajo de, la temperatura ambiente.
La temperatura T0 es una temperatura definida termodinámicamente
como la temperatura a la cual la austenita y la ferrita, que tienen
los mismos componentes químicos que la austenita, tienen la misma
energía libre. Esto se puede calcular de forma simplificada
mediante la siguiente ecuación, teniendo en cuenta las influencias
de los componentes distintos del C:
T0 = -650,4
\times %C +
B,
donde, B se determina como
sigue:
B = -50,6
\times Mneq +
894,3,
donde, Mneq se determina a partir
del porcentaje de masa de los elementos componentes según se muestra
a
continuación:
Hay que indicar que las influencias sobre T0 de
los porcentajes de masas de los otros componentes especificados en
la presente invención, aparte de los incluidos en la ecuación
anterior, no son significativas, y son despreciables en este
caso.
Ya que no es necesario especificar de forma
particular la microestructura de la chapa de acero con el fin de
mejorar la propiedad de fijación de las formas, no es necesario
especificar de forma particular el límite inferior de la
temperatura de bobinado. Sin embargo, para evitar el pobre aspecto
originado por el óxido cuando un rollo se mantiene húmedo con agua
durante un largo periodo de tiempo, es deseable que la temperatura
de bobinado sea de 50ºC o superior.
Con el fin de obtener un límite elástico bajo,
además de mejorar la propiedad de fijación de las formas, en la
presente invención, es necesario que la microestructura sea la
estructura de un compuesto que contenga ferrita como la fase que
responde al porcentaje en volumen más grande y principalmente
martensita como la segunda fase. Para hacer eso, es necesario que
la temperatura de bobinado sea de 350ºC o menos. La razón es debida
a que cuando la temperatura de bobinado supera los 350ºC, se forma
bainita y no se obtiene una cantidad suficiente de martensita y,
como resultado, no se obtiene la microestructura prevista que
contiene ferrita como la fase que responde al porcentaje de volumen
más grande y con martensita como la segunda fase. No es necesario
establecer de forma particular un límite inferior de la temperatura
de bobinado pero, para evitar el pobre aspecto originado por el
óxido cuando se mantiene una bobina húmeda con agua durante un largo
periodo de tiempo, es deseable que la temperatura de bobinado sea de
50ºC o superior.
Con el fin de obtener una buena ductilidad,
además de mejorar la propiedad de fijación de las formas, en la
presente invención, es necesario que la microestructura sea la
estructura de un compuesto que contenga austenita retenida del 5% a
25% en términos de porcentaje en volumen y que tenga el resto
consistente principalmente en ferrita y bainita. Para hacer eso, la
temperatura de bobinado debe estar restringida a ser inferior a
450ºC. Esto es debido a que cuando la temperatura de bobinado es
450ºC o más alta, se forma bainita que contiene carburos y no se
obtiene una cantidad de austenita retenida y, como resultado, no se
obtiene la microestructura prevista que contenga austenita retenida
del 5% a 25% en términos de porcentaje en volumen y que tenga el
resto consistente principalmente en ferrita y bainita. Por otro
lado, cuando la temperatura de bobinado es de 350ºC o más baja, se
forma una gran cantidad de martensita y no se obtiene una cantidad
suficiente de austenita retenida y, como resultado, no se obtiene
la microestructura prevista que contiene austenita retenida del 5%
a 25% en términos de porcentaje en volumen, y que tiene el resto
consistente principalmente en ferrita y bainita. Por esta razón, la
temperatura de bobinado se limita estar por encima de los 350ºC.
Además, mientras que la presente invención no
especifica de forma particular la velocidad de enfriamiento que se
va a aplicar después del bobinado, cuando se añade Cu en 1% o más,
el Cu precipita después del bobinado y no solamente se deteriora la
capacidad de trabajo sino que también se puede perder el Cu soluto
eficaz para mejorar las propiedades de fatiga. Por esta razón, es
deseable que la velocidad de enfriamiento después del bobinado sea
de 30ºC/s o más hasta la temperatura de 200ºC.
Con el fin de obtener una buena capacidad de
trabajar las rebabas, además de mejorar la propiedad de fijación de
las formas, en la presente invención, es necesario que la
microestructura sea la estructura de un compuesto que contenga
bainita, o ferrita y bainita como la fase que responde al porcentaje
de volumen más grande. Para hacerlo así, la temperatura de bobinado
tiene que estar restringida a 450ºC o más. Esto es debido a que
cuando la temperatura de bobinado está por debajo de 450ºC, se
puede formar en gran cantidad de austenita retenida o de
martensita, consideradas perjudiciales para la capacidad de trabajar
las rebabas y, como consecuencia, no se obtiene la microestructura
prevista de la estructura de un compuesto que contiene bainita, o
ferrita y bainita como la fase que responde al mayor porcentaje de
volumen. Además, mientras que la presente invención no especifica,
de forma particular, la velocidad de enfriamiento que va a aplicarse
después del bobinado, cuando se añade Cu en un 1,2% o más, el Cu
precipita después del bobinado y no solamente se deteriora su
capacidad de ser trabajada sino que también puede perderse el Cu
soluto, eficaz para mejorar las propiedades de fatiga. Por esta
razón, es deseable que la velocidad de enfriamiento después del
bobinado sea de 30ºC/s o más, hasta la temperatura de 200ºC.
La presente invención no especifica, de forma
particular, la temperatura de bobinado (CT) para obtener una chapa
de acero según las reivindicaciones. Sin embargo, con el fin de
conservar la textura de la austenita obtenida mediante el laminado
de acabado con una relación de reducción total del 25% o más, en el
intervalo de temperatura de la temperatura de transformación
Ar_{3} + 100ºC o inferior, es deseable bobinar la chapa de acero
a la temperatura de bobinado T0, mostrada más adelante, o inferior.
La temperatura T0 es una temperatura definida termodinámicamente
como una temperatura a la cual la austenita y la ferrita, que tiene
los mismos componentes químicos que la austenita, tienen la misma
energía libre. Se puede calcular de forma simplificada mediante la
siguiente ecuación, teniendo en cuenta las influencias de los
componentes distintos del C:
T0 = -650,4
\times %C +
B,
donde, B se determina como
sigue:
B = -50,6
\times Mneq +
894,3,
donde, Mneq se determina a partir
del porcentaje de masa de los elementos componentes según se muestra
a
continuación:
Hay que indicar que las influencias sobre T0 de
los porcentajes de masas de los otros componentes especificados en
la presente invención, aparte de los incluidos en la ecuación
anterior, no son significativas, y son despreciables en este
caso.
Por otro lado, como para el límite inferior de
la temperatura de bobinado (CT) es deseable bobinar la chapa de
acero a una temperatura por encima de los 350ºC, debido a que a
350ºC o menos, los precipitados que contienen Ti y/o Nb no se
forman en suficiente cantidad y el C soluto permanece en el acero,
deteriorando probablemente la capacidad de ser trabajada. Además,
mientras que la presente invención no especifica de forma particular
la velocidad de enfriamiento que va a aplicarse después del
bobinado, cuando se añade Cu en un 1% o más, y si la temperatura de
bobinado (CT) supera los 450ºC, el Cu precipita después del
bobinado, y no solamente se deteriora su capacidad de trabajo sino
que también puede perderse el Cu soluto, eficaz para mejorar las
propiedades de fatiga. Por esta razón, es deseable que la velocidad
de enfriamiento después del bobinado sea de 30ºC/s o más, hasta la
temperatura
de 200ºC.
de 200ºC.
Después de completar el proceso del laminado en
calienta, la chapa de acero puede sufrir decapado, según requiera
la ocasión, y luego un laminado de endurecimiento con una relación
de reducción del 10% o menos, o un laminado en frío con una
relación de reducción de hasta el 40% más o menos, tanto en línea
como fuera de línea. Sin embargo, en este caso, con el fin de
obtener el efecto de reducir el coeficiente de fricción aplicando
una composición que tiene un efecto lubricante, es necesario
controlar la relación de reducción del laminado de endurecimiento
de forma que la media aritmética de la rugosidad Ra de al menos una
de las superficies de la chapa de acero llegue a ser de 1 a 3,5
\mum después del laminado de endurecimiento.
A continuación, en el caso en el que la chapa de
acero laminada en frío se use como producto final, la presente
invención no especifica, de forma particular, las condiciones del
laminado de acabado en caliente. Sin embargo, para obtener un mejor
propiedad de fijación de las formas, es deseable aplicar una
relación de reducción total del 25% o más en el intervalo de
temperatura de la temperatura de transformación Ar_{3} + 100ºC o
inferior. Además, en semejante caso, mientras que es aceptable que
la temperatura en la pasada final (FT) del laminado de acabado esté
por debajo de la temperatura de transformación Ar_{3}, ya que en
la ferrita que ha precipitado antes o durante la laminación
permanece una estructura inducida intensamente por un trabajo, es
deseable que la estructura inducida por el trabajo sea recuperada y
recristalizada mediante un posterior proceso de bobinado o
tratamiento térmico.
La relación de reducción total en un laminado en
frío, posterior al decapado, se establece en menos del 80%. Esto es
debido a que cuando la relación de reducción total en un laminado en
frío es del 80% o más, la relación de la intensidad integrada de
difracción de rayos X en los planos cristalinos [111] y {554}
paralelos al plano de la chapa de acero, que constituyen una
textura de recristalización normalmente obtenida por el laminado en
frío, tiende a ser más grande. Una relación preferible de reducción
total en el laminado en frío es del 70% o menos. Se pueden
aprovechar los efectos de la presente invención sin especificar de
forma concreta el límite inferior de la relación de reducción en
frío, pero, para controlar las intensidades de difracción de rayos
X en las componentes de orientación del cristal dentro de los
intervalos apropiados, es deseable establecer el límite inferior de
la relación de reducción en frío en el 3% o más.
La discusión en este caso se basa en la
suposición de que el tratamiento térmico de una chapa de acero
laminada en frío se lleva a cabo en un proceso de recocido
continuo.
En primer lugar, se trata previamente
térmicamente una chapa de acero durante 5 a 150 segundos en el
intervalo de temperatura de la temperatura de transformación
Ac_{3} + 100ºC o inferior. Si el límite superior de la
temperatura del tratamiento térmico supera la temperatura de
transformación Ac_{3} + 100ºC, la ferrita que se ha formado
mediante la recristalización se transforma en austenita, la textura
formada por el crecimiento de los granos de austenita se hace
aleatoria, y la textura de la ferrita finalmente obtenida también se
hace aleatoria. Por esta razón, el límite superior de la
temperatura del tratamiento térmico se determina que va a ser la
temperatura de transformación Ac_{3} + 100ºC o inferior. Las
temperaturas de transformación Ac_{1} y Ac_{3} aquí
mencionadas, se pueden expresar en relación a los componentes
químicos usando, por ejemplo, la expresión según la página 273 de
la traducción japonesa de The Physical Metallurgy of Steels, de W.C.
Leslie (publicada por Maruzen en 1985, traducida por Hiroshi Kumai
y Tatsuhiko Noda). Es aceptable si el límite inferior de la
temperatura del tratamiento térmico es igual a, o superior a, la
temperatura de recuperación, porque no es necesario especificar, de
forma particular, la microestructura de la chapa de acero con el fin
de mejorar la propiedad de la fijación de las formas. Sin embargo,
cuando la temperatura del tratamiento térmico está por debajo de la
temperatura de recuperación, la estructura inducida por el trabajo
es retenida y la capacidad de conformación se deteriora
significativamente. Por esta razón, el límite inferior de la
temperatura del tratamiento térmico se determina que va a ser
igual, o superior a, la temperatura de recuperación. Para obtener
una ductilidad todavía mejor, es deseable que la temperatura del
tratamiento térmico sea igual a, o superior a, la temperatura de
recuperación del acero.
Además, con respecto al tiempo de retención en
el anterior intervalo de temperatura, si el tiempo de retención es
más corto de 5 segundos, es insuficiente para tener de nuevo
completamente disuelta la cementita, pero, si el tiempo de
retención supera los 150 segundos, el efecto del tratamiento térmico
se satura y, lo que es más, la productividad disminuye. Por esta
razón, se determina que el tiempo de retención va a estar en el
intervalo de 5 a 150 segundos.
En particular, se determina que el tiempo de
retención se determina que va a estar también en el intervalo de 5
a 150 segundos, porque, si el tiempo de retención en el intervalo de
temperatura es más corto de 5 segundos, es insuficiente para que
los carbonitruros de Ti y Nb se disuelvan completamente de nuevo,
pero, si el tiempo de retención supera los 150 segundos, el efecto
del tratamiento térmico se satura y, lo que es más, la productividad
disminuye.
La presente invención no especifica, de forma
particular, las condiciones del enfriamiento después del tratamiento
térmico. Sin embargo, con el fin de controlar la microestructura,
como se mencionará más adelante, se puede emplear un mero
procedimiento de enfriamiento o la combinación de un proceso de
retención a una cierta temperatura con un proceso de enfriamiento,
según requiera la ocasión.
Con el fin de obtener un bajo límite elástico,
además de mejorar la propiedad de la fijación de las formas, en la
presente invención, es necesario que la microestructura se la
estructura de un compuesto que contiene ferrita como la fase que
responde al porcentaje de volumen más grande y principalmente
martensita como la segunda fase. Para hacerlo así, se determina que
la chapa de acero laminada en caliente va a estar retenida durante
5 a 150 segundos en el intervalo de temperatura desde la temperatura
de transformación Ac_{1} a la temperatura de transformación
Ac_{3} + 100ºC, como se describió anteriormente. En este caso, si
la cementita ha precipitado en un estado como el laminado en
caliente, y si la temperatura es demasiado baja incluso dentro de
dicho intervalo de temperatura, se emplea un tiempo demasiado largo
para que la cementita se disuelva de nuevo. Cuando, por otro lado,
la temperatura es demasiado alta el porcentaje en volumen de la
austenita llega a ser demasiado grande y la concentración de C en
la austenita llega a ser demasiado baja, y, como consecuencia, la
historia de la temperatura del acero es probable que pase a través
de la "nariz" de la curva de transformación de la bainita o de
la perlita que contiene mucho carburo. Por esta razón, es deseable
calentar la chapa de acero a una temperatura de 780 a 850ºC.
Si la velocidad de enfriamiento después de la
retención está por debajo de 20ºC, la historia de la temperatura
del acero es probable que pase a través de la "nariz" de la
curva de transformación de la bainita o de la perlita que contiene
mucho carburo, y, por esta razón, se determina que la velocidad de
enfriamiento va a ser de 20ºC/s o más. Si la temperatura final de
enfriamiento está por encima de 350ºC, no se obtiene la
microestructura prevista que contiene ferrita como la fase que
responde al mayor porcentaje de volumen y principalmente martensita
como la segunda fase. Por esta razón, el enfriamiento debe continuar
bajando hasta una temperatura de 350ºC o inferior. La presente
invención no especifica de forma particular un límite inferior de
la temperatura al final del proceso de enfriamiento, pero, si se
aplica un enfriamiento con agua o un enfriamiento por neblina y se
mantiene la bobina húmeda con agua durante un largo periodo de
tiempo, para evitar el pobre aspecto originado por el óxido, es
deseable que la temperatura al final del proceso de enfriamiento sea
de 50ºC o superior.
Con el fin de obtener una buena ductilidad,
además de mejorar la propiedad de fijación de las formas, en la
presente invención, es necesario que la microestructura sea la
estructura de un compuesto que contiene austenita retenida de un 5
a un 25%, en términos de porcentaje en volumen, y que tenga el resto
consistente principalmente en ferrita y bainita. Para hacerlo así,
se determina que la lámina de acero va a ser tratada previamente
durante 5 a 150 segundos en un intervalo de temperatura desde la
temperatura de transformación Ac_{1} a la temperatura de
transformación Ac_{3} + 100ºC, como se describió anteriormente. En
este caso si ha precipitado cementita en un estado de laminado en
caliente, y si la temperatura es demasiado baja incluso dentro del
intervalo de temperatura, se emplea un tiempo demasiado largo para
que la cementita se disuelva de nuevo. Cuando, por otro lado, la
temperatura es demasiado alta el porcentaje en volumen de la
austenita llega a ser demasiado grande y la concentración de C en
la austenita llega a ser demasiado baja, y, como consecuencia, la
historia de la temperatura del acero es probable que pase a través
de la "nariz" de la curva de transformación de la bainita o de
la perlita que contiene mucho carburo. Por esta razón, es deseable
calentar la chapa de acero a una temperatura de 780 a 850ºC. Si la
velocidad de enfriamiento después de la retención está por debajo de
20ºC, la historia de la temperatura del acero es probable que pase
a través de la "nariz" de la curva de transformación de la
bainita o de la perlita que contiene mucho carburo, y, por esta
razón, se determina que la velocidad de enfriamiento va a ser de
20ºC/s, o más.
A continuación, con respecto al procedimiento
para acelerar la transformación de la bainita y estabilizar una
cantidad requerida de austenita retenida, si la temperatura al final
del enfriamiento es 450ºC o más alta, la austenita retenida se
descompone en bainita o perlita que contiene mucho carburo, y no se
obtiene la microestructura prevista que contiene austenita retenida
de un 5 a un 25% en términos de porcentaje en volumen y que tiene
el resto consistente principalmente en ferrita y bainita. Si la
temperatura de enfriamiento final está por debajo de 350ºC, se
puede formar martensita en una gran cantidad y no se puede asegurar
una suficiente cantidad de austenita retenida y, como resultado, no
se obtiene la microestructura prevista que contiene austenita
retenida en un 5 al 25% en términos de porcentaje en volumen y
consistiendo el resto principalmente en ferrita y bainita. Por esta
razón, el enfriamiento se debe llevar a cabo en el intervalo de
temperatura por encima de 350ºC.
Además, con respecto al tiempo de retención en
el intervalo de temperatura anteriormente mencionado, si el tiempo
de retención es más corto que 5 segundos, la transformación de la
bainita para estabilizar la austenita retenida es insuficiente y,
como consecuencia, la austenita retenida inestable se puede
transformar en martensita al final de la posterior etapa de
enfriamiento y, como resultado, no se obtiene la microestructura
prevista que contiene austenita retenida en un 5 al 25% en términos
de porcentaje en volumen y que tiene el resto consistente
principalmente en ferrita y bainita. Por otro lado, si el tiempo de
retención supera los 600 segundos, se supera la transformación de
la bainita y no se forma la cantidad requerida de austenita retenida
estable y, como resultado, no se obtiene la microestructura
prevista que contiene austenita retenida en un 5 al 25% en términos
de porcentaje en volumen, y que tiene el resto consistente
principalmente en ferrita y bainita. Por esta razón, el tiempo de
retención en el intervalo de temperatura se determina que va a ser
de 5 a 600 segundos.
Finalmente, si la velocidad de enfriamiento
hasta el final del enfriamiento está por debajo de los 5ºC/s, hay
una probabilidad de que la transformación de la bainita se supere
durante el enfriamiento, y no se forme la cantidad requerida de
austenita retenida estable y, como consecuencia, puede no obtenerse
la microestructura prevista que contiene austenita retenida en un 5
al 25% en términos de porcentaje en volumen, y que tiene el resto
consistente principalmente en ferrita y bainita. Por lo tanto, la
velocidad de enfriamiento se determina que va a ser de 5ºC/s o más.
Además, si la temperatura al final del enfriamiento supera los
200ºC, se puede deteriorar la propiedad del envejecimiento y, por
lo tanto, se determina que la temperatura final del enfriamiento va
a ser de 200ºC o inferior. La presente invención no especifica, de
forma particular, el límite inferior de la temperatura al final del
enfriamiento, pero, si se aplica un enfriamiento con agua o un
enfriamiento por neblina y se mantiene la bobina húmeda con agua
durante un largo periodo de tiempo, para evitar el pobre aspecto
originado por el óxido, es deseable que la temperatura al final del
proceso de enfriamiento sea de 50ºC o superior.
Además, con el fin de obtener una buena
capacidad de trabajar las rebabas, además de mejorar la propiedad
de fijación de las formas, en la presente invención, es necesario
que se obtenga la microestructura de la estructura de un compuesto
que contenga bainita, o ferrita y bainita como la fase que responde
al porcentaje en volumen más grande. Para hacerlo así, se determina
que el límite inferior de la temperatura del tratamiento térmico va
a ser la temperatura de transformación Ac_{1} o más alta. Si el
límite inferior de la temperatura del tratamiento térmico está por
debajo de la temperatura de transformación Ac_{1}, no se obtiene
la estructura del compuesto prevista que contiene bainita, o
ferrita y bainita como la fase que responde al porcentaje de
volumen más grande. Cuando se pretende obtener tanto una buena
capacidad de trabajar las rebabas, y una alta ductilidad sin
sacrificar demasiado la capacidad de trabajar las rebabas, la
temperatura del tratamiento térmico se determina en el intervalo
desde la temperatura de transformación Ac_{1} hasta la temperatura
de transformación Ac_{3} (la zona bifásica
ferrita-austenita) con el fin de aumentar el
porcentaje en volumen de ferrita. Además, con el fin de obtener una
todavía mejor capacidad de trabajar las rebabas, es deseable que la
temperatura del tratamiento térmico esté en el intervalo desde la
temperatura de transformación Ac_{3} hasta la temperatura de
transformación Ac_{3} + 100ºC para aumentar el porcentaje de
volumen de la bainita.
La presente invención no especifica, de forma
particular, las condiciones del procedimiento de enfriamiento,
pero, cuando dicha temperatura del tratamiento térmico está en el
intervalo desde la temperatura de transformación Ac_{1} hasta la
temperatura de transformación Ac_{3}, es deseable enfriar la chapa
de acero a una velocidad de enfriamiento de 20ºC/s, o más, hasta el
intervalo de temperatura desde más de 350ºC a no más de la
temperatura T0 especificada aquí anteriormente. Esto es porque, si
la velocidad de enfriamiento está por debajo de 20ºC/s, la historia
de la temperatura del acero es probable que pase a través de la
"nariz" de la curva de transformación de la bainita o de la
perlita que contiene mucho carburo. Además, cuando la temperatura
final de enfriamiento es 350ºC o más baja, puede formarse en gran
cantidad martensita, que se considera perjudicial para las
propiedades de trabajo de las rebabas y, como resultado, no se
obtiene la estructura del compuesto prevista que contiene bainita,
o ferrita y bainita como la fase que responde al porcentaje de
volumen más grande. Por esta razón, es deseable que la temperatura
final de enfriamiento esté por encima de 350ºC. Además, con el fin
de conservar la textura de la austenita obtenida hasta el proceso
previo, es deseable que la temperatura final de enfriamiento sea T0
o inferior.
Finalmente, si la velocidad de enfriamiento que
baja hasta la temperatura al final del proceso de enfriamiento es
de 20ºC/s, o más, hay una probabilidad de que durante el
enfriamiento se forme en gran cantidad martensita, que se considera
perjudicial para las propiedades de trabajo de las rebabas y, como
resultado, puede no obtenerse la estructura del compuesto prevista
que contiene bainita, o ferrita y bainita como la fase que responde
al porcentaje de volumen más grande. Por consiguiente, es deseable
que la velocidad de enfriamiento esté por debajo de 20ºC/s. Además,
si la temperatura al final de proceso de enfriamiento supera los
200ºC, se pueden deteriorar las propiedades del envejecimiento. Por
lo tanto, es deseable que la temperatura al final del proceso de
enfriamiento sea de 200ºC o más baja. Para evitar el pobre aspecto
originado por el óxido, si se aplica un enfriamiento con agua o un
enfriamiento con neblina y se mantiene una bobina húmeda con agua
durante un largo periodo de tiempo, es deseable que el límite
inferior de la temperatura al final del proceso de enfriamiento sea
de 50ºC o más.
Por otro lado, en el caso en el que dicha
temperatura del tratamiento térmico esté dentro del intervalo de la
temperatura de transformación Ac_{3} hasta la temperatura de
transformación Ac_{3} + 100ºC, es deseable enfriar la chapa de
acero a una velocidad de enfriamiento de 20ºC/s o más hasta la
temperatura de 200ºC o inferior. Esto es porque, si la velocidad de
enfriamiento está por debajo de 20ºC/s, la historia de la
temperatura del acero es probable que pase a través de la
"nariz" de la curva de transformación de la bainita o de la
perlita que contiene mucho carburo. Además, si la temperatura al
final de proceso de enfriamiento supera los 200ºC, se pueden
deteriorar las propiedades del envejecimiento. Por lo tanto, es
deseable que la temperatura al final del proceso de enfriamiento
sea de 200ºC o inferior. Para evitar el pobre aspecto originado por
el óxido, si se aplica un enfriamiento con agua o un enfriamiento
con neblina y se mantiene una bobina húmeda con agua durante un
largo periodo de tiempo, es deseable que el límite inferior de la
temperatura al final del proceso de enfriamiento sea de 50ºC o
más.
Además, con el fin de obtener una chapa de acero
según las reivindicaciones de la presente invención, no es
necesario especificar de forma particular las condiciones del
enfriamiento después del tratamiento térmico. Sin embargo, es
deseable que se enfríe la chapa de acero a una velocidad de
enfriamiento de 20ºC/s, o más, hasta el intervalo de temperatura
desde más de 350ºC hasta la temperatura T0, especificada aquí
anteriormente. Esto es porque, si la velocidad de enfriamiento está
por debajo de 20ºC/s, está relacionado con que el tamaño de los
precipitados que contienen Ti y/o Nb se hace grueso y no contribuyen
a aumentar la resistencia mediante un reforzamiento por
precipitación. Además, si la temperatura final del enfriamiento es
de 350ºC o inferior, hay probabilidad de que los precipitados que
contienen Ti y/o Nb no se formen en cantidad suficiente, y el C
soluto permanece en el acero, deteriorando la capacidad de ser
trabajado. Por esta razón, es deseable que la temperatura final de
enfriamiento esté por encima de 350ºC. Además, si la temperatura al
final del proceso de enfriamiento está por encima de 200ºC, se
pueden deteriorar las propiedades de envejecimiento y, por esta
razón, es deseable que la temperatura al final del proceso de
enfriamiento sea de 200ºC o más baja. Si se aplica un enfriamiento
con agua o un enfriamiento con neblina y se mantiene una bobina
húmeda con agua durante un largo periodo de tiempo, para evitar el
pobre aspecto originado por el óxido, es deseable que el límite
inferior de la temperatura al final del proceso de enfriamiento sea
de 50ºC o más.
Después de los procesos anteriormente
mencionados, se aplica un laminado de endurecimiento según requiera
la ocasión. Hay que indicar que, en este caso, con el fin de obtener
el efecto de bajar el coeficiente de fricción aplicando una
composición que tenga un efecto lubricante, la relación de reducción
del laminado de endurecimiento tiene que controlarse de forma que
la media aritmética de la rugosidad Ra de al menos una de las
superficies de la chapa de acero sea de 1 a 3,5 \mum después del
laminado.
Con el fin de aplicar un revestimiento de cinc a
una chapa de acero laminada en caliente después del decapado o a
una chapa de acero laminada en caliente después de completar el
tratamiento térmico anterior para la recristalización, la chapa de
acero tiene que ser sumergida en un baño galvánico de cinc. Puede
ser sometido a un proceso aleante según requiera la ocasión.
Finalmente, con el fin de asegurar una buena
capacidad de embutición, se aplica una composición que tenga un
efecto lubricante a la chapa de acero después de completar los
procesos de producción anteriormente mencionados. El método de la
solicitud no está limitado específicamente en cuanto que obtiene el
espesor de revestimiento deseado. Comúnmente se emplea un
revestimiento electrostático o un método que usa una máquina para
aplicar un revestimiento por laminación.
Los aceros A hasta L, que tienen los componentes
químicos listados en la Tabla 1, se fundieron y se refinaron en un
convertidor, se colaron de forma continua en forma de planchas, se
recalentaron y luego se laminaron mediante un laminado basto y un
laminado de acabado en chapas de acero de 1,2 a 5,5 mm de espesor, y
luego se bobinaron. Hay que indicar que los componentes químicos en
la Tabla están expresados en términos de tanto por ciento en
masa.
Luego, la Tabla 2 muestra los detalles de las
condiciones de producción. En la Tabla, "SRT" significa la
temperatura de recalentamiento de la plancha, "FT" es la
temperatura de laminado de acabado en la pasada final, y la
"relación de reducción" es la relación de reducción final en
el intervalo de temperatura de la temperatura de transformación
Ar_{3} + 100ºC o inferior. Hay que indicar que, en el caso en el
que la chapa de acero se lamine en frío después de ser laminada en
caliente, la restricción que se va a aplicar no es necesaria y, por
lo tanto, cada espacio relevante de la "relación de reducción"
se rellena con un guión horizontal, que significa "no
aplicable". Además, "lubricación" indica si se aplica o no
lubricación en el intervalo de temperatura de la temperatura de
transformación Ar_{3} + 100ºC o inferior. En la columna de
"bobinado", O significa que la temperatura de bobinado (CT) es
T0 o inferior, y \times que la temperatura de bobinado está por
encima de T0. Hay que indicar que, ya que no es necesario
restringir la temperatura de bobinado como una de las condiciones de
producción en el caso de una chapa de acero laminada en frío, cada
espacio relevante se rellena con un guión horizontal, que significa
"no aplicable". Algunas de las chapas de acero sufrieron un
decapado, laminado en frío y recocido después del laminado en
caliente. El espesor de las chapas de acero laminadas en frío
abarcaba de 0,7 a 2,3 mm.
También en la Tabla, la "relación de reducción
en frío" significa una relación de reducción total en frío, y
"tiempo" el tiempo de recocido. En la columna de
"recocido", O significa que la temperatura de recocido está
dentro del intervalo desde la temperatura de recuperación hasta la
temperatura de transformación Ar_{3} + 100ºC, y x que está fuera
del intervalo. El acero L sufrió un descascarillado bajo la
condición de una presión de impacto de 2,7 MPa y un caudal de 0,001
l/cm^{2} después de un laminado basto. Además, entre los aceros
anteriormente mencionados, los aceros G y F-5
sufrieron un revestimiento con cinc. Además, después de completar
los anteriores procesos de producción, se aplicó una composición que
tenía un efecto lubricante usando un aparato de revestimiento
electrostático o una máquina para aplicar un revestimiento por
laminación.
Se sometió la chapa de acero laminada en
caliente, así preparada, a un ensayo de tracción conformando una
muestra en una pieza del ensayo Nº 5 según el documento JIS Z 2201 y
según el método de ensayo especificado en el documento JIS Z 2241.
El límite elástico (\sigmaY), la resistencia a la tracción
(\sigmaB) y la elongación de rotura (E1) se muestran en las Tablas
2-1 y 2-2.
Luego se cortó, a partir de la posición de 1/4 ó
3/4 de la anchura de la chapa de acero, una pieza de ensayo de 30
mm de diámetro, las superficies se pulieron hasta un acabado de
grado tres triángulos (el segundo acabado más fino) y,
posteriormente, se quitaron las deformaciones mediante pulido
químico o pulido electrolítico. Una pieza de ensayo, así preparada,
se sometió a una medida de intensidad de difracción de rayos X según
el método descrito en las páginas 274 a 296 de la traducción
japonesa de Elements of X-ray Diffraction, de B.D.
Cullity (publicado en 1986 por AGNE Gijutsu Center, traducido por
Gentaro Matsumura).
En este caso, se obtuvo la relación media de las
intensidades de rayos X en el grupo de componentes de orientación
de {100}<011> a {223}<110> respecto a la intensidad
aleatoria de difracción de rayos X obteniendo las intensidades de
difracción de rayos X en las componentes de orientación principales
incluidas en el grupo de componentes de orientación, a saber
{100}<011>, {116}<110>, {114}<110>,
{113}<110>, {112}<110>, {335}<110> y
{223}<110>, de la textura tridimensional calculada, o por el
método del vector basado en la proyección estereoscópica de {110},
o mediante el método de expansión en serie que usa dos o más
(deseablemente tres o más) proyecciones estereoscópicas de entre las
proyecciones estereoscópicas de {110}, {100}, {211} y {310}.
Por ejemplo, como la relación de la intensidad
de los rayos X en las anteriores componentes de orientación del
cristal respecto a la intensidad aleatoria de difracción de rayos X
calculada por el último método, se pueden usar sin modificación las
intensidades de (001)[1-10],
(116)[1-10], (114)[1-10],
(113)[1-10], (112)[1-10],
(335)[1-10] y (223)[1-10] en un
corte transversal \diameter2 = 45º en una textura tridimensional.
Hay que indicar que la relación media de las intensidades de los
rayos X en el grupo de componentes de orientación de
{100}<011> a {223}<110> respecto a la intensidad
aleatoria de difracción de rayos X es la relación media aritmética
en todas las componentes de orientación anteriores.
Cuando es imposible obtener las intensidades en
todas estas componentes de orientación, se puede usar como
sustituto la media aritmética de las intensidades en las componentes
de orientación de {100}<011>, {116}<110>,
{114}<110>, {112}<110>, y {223}<110>.
Además de lo anterior, se puede calcular la
relación media de las intensidades de rayos X en las tres
componentes de orientación de {554}<225>, {111}<112> y
{111}<110> respecto a la intensidad aleatoria de difracción de
rayos X a partir de la textura tridimensional obtenida de la misma
forma que antes.
En la Tabla 2, "intensidad 1" bajo
"relaciones de intensidades de rayos X respecto a la intensidad
aleatoria de difracción de rayos X" significa la relación media
de las intensidades de los rayos X en el grupo de componentes de
orientación de {100}<011> a {223}<110> respecto a la
intensidad aleatoria de difracción de rayos X, e "intensidad
2" la relación media de las intensidades de los rayos X en las
tres componentes de orientación de {554}<225>,
{111}<112> y {111}<110> respecto a la intensidad
aleatoria de difracción de rayos X.
Luego, con el fin de examinar la propiedad de
fijación de las formas de la chapa de acero, se cortó una pieza de
ensayo de 50 mm de anchura y 270 mm de longitud a partir de la
posición de 1/4 ó 3/4 de la anchura de la chapa de acero, de forma
que la longitud era en la dirección de laminación, y fue sometida a
un ensayo de flexión en U usando un punzón de 78 m de ancho que
tiene un reborde de 5 mm de radio. Se midió la forma de la pieza de
ensayo que ha sufrido el ensayo de flexión a lo largo de la línea
central de la anchura usando un aparato de medida de formas
tridimensional. Se evaluó la propiedad de fijación de las formas
usando los siguientes indicadores: exactitud dimensional evaluada
por el valor obtenido restando la anchura del punzón de la
distancia entre los puntos (5) como se muestra en la Figura 1; la
cantidad de recuperación elástica definida por la media de los dos
valores en las porciones a izquierda y derecha, obtenidos restando
90º del ángulo entre la línea recta que pasa a través de los puntos
(1) y (2) y la línea recta que pasa a través de los puntos (3) y
(4); y la cantidad de combadura de pared definida como la media de
los números inversos de la curvatura ente los puntos (3) y (5) en
las porciones a derechas e izquierdas.
Hay que indicar en este caso que las cantidades
de recuperación de la combadura varían dependiendo de la fuerza de
soporte de la pieza (BHF). La tendencia de los efectos de la
presente invención no cambia incluso con diversas condiciones de
BHF, pero, en consideración al hecho de que no se puede imponer un
BHF demasiado alto cuando una parte real es sometida a presión en
el lugar de producción, en ese momento, en que se aplica el ensayo
de flexión en U a diversas chapas de acero bajo una BHF de 29 kN.
Basado en la exactitud dimensional y en la cantidad de combadura de
pared obtenida en el ensayo de flexión, se puede juzgar finalmente
la propiedad de fijación de las formas en términos de exactitud
dimensional (\Deltad). Ya que, como es bien sabido, la exactitud
dimensional disminuye a medida que la resistencia del acero aumenta,
el valor \Deltad/\sigmaB, mostrado en la Tabla 2, se usa como
indicador de la propiedad de fijación de las formas.
Se midió la media aritmética de la rugosidad Ra,
usando un aparato de medida del tipo láser sin contacto y según el
método especificado en el documento JIS B
0601-1994.
Se definió el coeficiente de fricción como la
relación (f/F)de una fuerza de tracción (f) respecto a una
fuerza de compresión (F) en los siguientes procedimientos de
ensayo: como se ve en la Figura 2, se colocó una chapa de acero que
se iba a evaluar entre os placas planas que tenían una dureza
Vickers de HV600, o más, en las superficies; se impuso una fuerza
(F) perpendicular a las superficies de la plancha de acero objeto
del ensayo, de forma que la tensión de contacto era de 1,5 a 2
kgf/mm^{2}; y se midió la fuerza (f) requerida para tirar de la
chapa de acero objeto del ensayo de entre las placas planas.
En último lugar, se definió un índice de
embutición de la chapa de acero como el cociente (D/d) obtenido al
dividir el diámetro máximo (D) en el que ha tenido éxito la
embutición entre el diámetro (d) de un punzón cilíndrico cuando la
chapa de acero se conformó en forma de disco y se sometió a una
operación de embutición usando un punzón cilíndrico. En este
ensayo, se conformaron las chapas de acero en forma de diversos
discos de 300 a 400 mm de diámetro, en la evaluación de la
capacidad de embutición, se usó un punzón cilíndrico de 175 mm de
diámetro que tenía un reborde de 20 mm de radio alrededor de la cara
del fondo y una matriz que tenía un reborde de 15 mnm de radio. Con
respecto a la fuerza de soporte de la pieza, se impusieron 5 kN en
el caso de los aceros A hasta D, 100 kN en el caso de los aceros E,
F-1 a F-10, G e I a L, y 150 kN en
el caso del acero H.
Se entendió que todas las láminas de acero que
tenían un coeficiente de fricción dentro del intervalo de la
presente invención mostraban un índice de embutición (D/d) más alto
que una chapa de acero que tenía un coeficiente de fricción por
encima del intervalo de la presente invención y el índice de
embutición de cualquiera de la primeras chapas de acero era de 1,91
o más.
Los ejemplos según la presente invención son
aceros l1, concretamente aceros A, E, F-1,
F-2, F-7, G, H, I, J, K y L. En
estos ejemplos, se obtienen chapas de acero delgadas de alta
resistencia que se pueden embutir y que son excelentes en la
propiedad de fijación de las formas: caracterizadas porque, las
chapas de acero contienen las cantidades prescritas de componentes,
al menos en un plano en el centro del espesor de cualquiera de las
chapas de acero, la relación media de las intensidades de los rayos
X en el grupo de componentes de la orientación de {100}<011>
a {223}<110> respecto a la intensidad aleatoria de difracción
de rayos X es 3 o más, y la relación media de las intensidades de
los rayos X en las tres componentes de orientación de
{554}<225>, {111}<112> y {111}<110> respecto a la
intensidad aleatoria de difracción de rayos X es 3,5 o menos, la
media aritmética de la rugosidad Ra de al menos una de las
superficies es de 1 a 3,5 \mum, y las superficies de la chapa de
acero se recubren con una composición que tiene un efecto
lubricante; y se caracteriza además porque al menos uno de los
coeficientes de fricción en la dirección de la laminación y en la
dirección perpendicular a la dirección de laminación de 0 a 200ºC es
0,05 a 0,2. Como consecuencia, en las evaluaciones, mediante los
métodos según la presente invención, los índices de la propiedad de
fijación de las formas de estos aceros fueron superiores a los de
los aceros convencionales.
Todos los aceros en las Tablas, distintos de los
anteriormente mencionados estaban fuera de los intervalos de la
presente invención por las siguientes razones.
En el acero B, el contenido de C estaba fuera
del intervalo de la presente invención y, como consecuencia, no se
obtuvo una resistencia suficiente (\sigmaB). En el acero C, el
contenido de P estaba fuera del intervalo de la presente invención
y, como consecuencia, no se obtuvieron buenas propiedades de fatiga.
En el acero D, el contenido de S estaba fuera del intervalo de la
presente invención y, como consecuencia, no se obtuvo una
suficiente elongación (El). En el acero F-3, ya que
no se aplicó una composición que tiene un efecto lubricante, no se
obtuvo el coeficiente de fricción previsto y, como consecuencia, no
se obtuvo una suficiente capacidad de embutición (D/d).
En el acero F-4, ya que la media
aritmética de la rugosidad Ra estaba fuera del intervalo
especificado en la reivindicación 1 de la presente invención, no se
obtuvo el coeficiente de fricción previsto y, como consecuencia, no
se obtuvo la suficiente capacidad de embutición (D/d). En el acero
F-5, ya que la relación de reducción total en el
intervalo de temperatura de la temperatura de transformación
Ar_{3} + 100ºC o inferior, estaba fuera del intervalo de la
presente invención, no se obtuvo la textura prevista en la
reivindicación 1 y, como consecuencia, no se obtuvo la suficiente
propiedad de fijación de las formas (\Deltad/\sigmaB).
En el acero F-6, ya que la
temperatura de terminación del laminado final (FT) estaba fuera del
intervalo de la presente invención y la temperatura de bobinado
estaba también fuera del intervalo especificado en la descripción
de la presente invención, no se obtuvo la textura prevista
especificada en la reivindicación 1 y, como consecuencia, no se
obtuvo la suficiente propiedad de fijación de las formas
(\Deltad/\sigmaB). En el acero F-8, ya que la
relación de reducción en frío estaba fuera del intervalo de la
presente invención, no se obtuvo la textura prevista especificada
en la reivindicación 1 y, como consecuencia, no se obtuvo la
suficiente propiedad de fijación de las formas
(\Deltad/\sigmaB). En el acero F-9, ya que la
temperatura de recocido estaba fuera del intervalo de la presente
invención, no se obtuvo la textura prevista especificada en la
reivindicación 1 y, como consecuencia, no se obtuvo la suficiente
propiedad de fijación de las formas (\Deltad/\sigmaB). En el
acero F-10, ya que el tiempo de recocido estaba
fuera del intervalo de la presente invención, no se obtuvo la
textura prevista especificada en la reivindicación 1 y, como
consecuencia, no se obtuvo la suficiente propiedad de fijación de
las formas (\Deltad/\sigmaB).
\vskip1.000000\baselineskip
Como se ha explicado con detalle, la presente
invención se refiere a una chapa delgada de acero de alta
resistencia que se puede embutir y que es excelente en la propiedad
de conservación de las formas, y a un método para producir la chapa
de acero. Usando la chapa delgada de acero de alta resistencia, se
consigue una buena capacidad de embutición incluso con una chapa de
acero que tenga una textura inconveniente para el trabajo de
embutición, y se puede conseguir al mismo tiempo tanto una buena
propiedad de fijación de la forma como una alta capacidad de
embutición. Por esta razón, la presente invención es industrialmente
muy valiosa.
\vskip1.000000\baselineskip
Se fundieron los aceros A hasta L que tenían los
componentes químicos listados en la Tabla 3, y se refinaron en un
convertidor, se coló de forma continua en forma de planchas, se
recalentaron y luego se laminaron mediante un laminado basto y un
laminado de acabado en chapas de acero de 1,2 a 5,5 mm de espesor, y
luego se bobinaron. Hay que indicar que los componentes químicos en
la Tabla están expresados en términos de tanto por ciento en masa.
Como se muestra en las Tablas 4-1,
4-2 y 4-3, algunos de los aceros
fueron laminados en caliente con lubricación. El acero L sufrió un
descascarillado bajo la condición de una presión de impacto de 2,7
MPa y un caudal de 0,001 l/cm^{2} después del laminado basto.
Además, algunas de las chapas de acero sufrieron un decapado, un
laminado en frío y un tratamiento térmico, como se muestra en la
Tabla 2, después del proceso de laminado en caliente. El espesor de
las chapas de acero laminadas en frío oscilaba entre 0,7 y 2,3 mm.
Además, entre los aceros mencionados anteriormente, los aceros G y
A-8 sufrieron un revestimiento con cinc.
La Tabla 4 muestra con detalle las condiciones
de producción. En la Tabla, "SRT" significa la temperatura de
recalentamiento de la plancha, "FT" es la temperatura de
laminado de acabado en la pasada final, y "relación de
reducción" la relación de reducción total en el intervalo de
temperatura de la temperatura de transformación Ar_{3} + 100ºC o
inferior. Hay que indicar que, en el caso en el que la chapa de
acero se lamine en frío después de ser laminada en caliente, la
restricción que se va a aplicar no es necesaria y, por lo tanto,
cada espacio relevante de la "relación de reducción" se
rellena con un guión horizontal, que significa "no aplicable".
Además, "lubricación" indica si se aplica o no lubricación en
el intervalo de temperatura de la temperatura de transformación
Ar_{3} + 100ºC o inferior. "CT" significa la temperatura de
bobinado. Sin embargo, ya que no es necesario restringir la
temperatura de bobinado como una de las condiciones de producción en
el caso de una chapa de acero laminada en frío, cada espacio
relevante se rellena con un guión horizontal, que significa "no
aplicable". Luego, "relación de reducción en frío" significa
una relación de reducción total en frío, "ST" es la
temperatura de tratamiento, y "tiempo" el tiempo del
tratamiento
térmico.
térmico.
Después de completar los anteriores
procedimientos de producción, se aplicó una composición que tenía un
efecto lubricante usando un aparato para aplicar un revestimiento
electrostático, o una máquina para aplicar un revestimiento por
laminación.
La chapa de acero laminada en caliente, así
preparada, fue sometida a un ensayo de tracción conformando una
muestra en una pieza del ensayo Nº 5 según el documento JIS Z 2201 y
según el método de ensayo especificado en el documento JIS Z 2241.
El límite elástico (\sigmaY), la resistencia a la tracción
(\sigmaB) y la elongación de rotura (E1) se muestran en la Tabla
4. Mientras tanto, se evaluó la capacidad de trabajar las rebabas
(capacidad de expansión de un orificio) siguiendo el método de
ensayo de expansión de un orificio según la Norma de la Japan Iron
and Steel Federation (Federación japonesa del hierro y del acero)
JSF T 1001-1996. La Tabla 4 muestra la relación
(\lambda) de expansión del orificio.
Se midió la intensidad de difracción de rayos X
mediante el mismo método que el empleado en el Ejemplo 1.
Se evaluó la propiedad de fijación de las formas
también mediante el mismo método que el empleado en el
Ejemplo 1.
Ejemplo 1.
Además, se midió la media aritmética de la
rugosidad Ra también mediante el mismo método que el empleado en el
Ejemplo 1.
Igualmente, se midió el coeficiente de fricción
mediante el mismo método que el empleado en el Ejemplo 1.
Finalmente, se calculó el índice de capacidad de
embutición de la chapa de acero de la misma menara que la empleada
en el Ejemplo 1. Se impuso una fuerza de soporte de la pieza de 10
kN en el caso del acero B, 100 kN en el caso del acero J, y 120 kN
en el caso de los aceros A, C, E, F, G, H, I y K.
Se entendió que todas las chapas de acero que
tenían coeficiente de fricción dentro del intervalo de la presente
invención mostraban un índice de capacidad de embutición (D/d) más
alto que el de la chapa de acero que tenía un coeficiente de
fricción por encima del intervalo de la presente invención y el
índice de la capacidad de embutición de cualquiera de las primeras
chapas de acero era de 1,91 o más.
Los ejemplos según la presente invención son 12
aceros, a saber, los aceros A-1,
A-3, A-4, A-8,
A-10, C, E, G, H, I, J, y L. En estos ejemplos, se
obtuvieron chapas delgadas de acero de alta resistencia, que se
podían embutir, y excelentes en la propiedad de fijación de las
formas y la propiedad de formar rebabas: caracterizados porque, las
chapas de acero contenían las cantidades prescritas de componentes,
al menos en un plano en el centro del espesor de cualquiera de las
chapas de acero, la relación media de las intensidades de rayos X
en el grupo de componentes de orientación {100}<110> a
{223}<110> respecto a la intensidad aleatoria de difracción
de rayos X es 3 o más, y la relación media de la intensidad de los
rayos X en las tres componentes de la orientación de
{554}<225>, {111}<112> y {111}<110> respecto a la
intensidad aleatoria de difracción de rayos X es 3,5 o menos, la
media aritmética de la rugosidad Ra de al menos una de las
superficies es 1 a 3,5 \mum, y las superficies de la chapa de
acero están recubiertas con una composición que tiene un efecto
lubricante; y caracterizado además porque al menos uno de los
coeficientes de fricción en la dirección de la laminación y en la
dirección perpendicular a la dirección de laminación de 0 a 200ºC es
0,05 a 0,2. Como consecuencia, en las evaluaciones mediante los
métodos según la presente invención, los índices de la propiedad de
fijación de las formas de estos aceros fueron superiores a los de
los aceros convencionales.
Todas las chapas de acero en las Tablas,
distintas de la anteriormente mencionada estaban fuera de los
intervalos de la presente invención por las siguientes razones.
En el acero A-2, ya que la
temperatura final (FT) del laminado de acabado y la relación de
reducción total en el intervalo de temperatura de la temperatura de
transformación Ar_{3} + 100ºC o inferior estaban fuera de sus
respectivos intervalos especificados de la presente invención, no se
obtuvo la textura prevista especificada en la reivindicación 1 y,
como consecuencia, no se obtuvo una suficiente propiedad de fijación
de las formas (\Deltad/\sigmaB). En el acero
A-5, ya que no se aplicó una composición que tenía
un efecto lubricante, no se obtuvo el coeficiente de fricción
previsto y, como consecuencia, no se obtuvo una suficiente capacidad
de embutición (D/d). En el acero A-6 ya que la
media aritmética de la rugosidad Ra estaba fuera del intervalo
especificado en la reivindicación 1 de la presente invención, no se
obtuvo el coeficiente de fricción previsto y, como consecuencia, no
se obtuvo una suficiente capacidad de embutición (D/d). En el acero
A-7, ya que la temperatura del tratamiento térmico
(ST) estaba fuera del intervalo especificado de la presente
invención, no se formó la textura prevista especificada en la
reivindicación 1 y, como consecuencia, no se obtuvo una suficiente
propiedad de fijación de las formas (\Deltad/\sigmaB). En el
acero A-9, ya que la relación de reducción en frío
estaba fuera del intervalo de la presente invención, no se obtuvo la
textura prevista y, como consecuencia, no se obtuvo una propiedad
de fijación de las formas (\Deltad/\sigmaB).
En el acero B, el contenido de C estaba fuera
del intervalo de la presente invención y, como consecuencia, no se
obtuvo la suficiente resistencia (\sigmaB). En el acero G, el
contenido de S estaba fuera del intervalo de la presente invención
y, como consecuencia, no se obtuvo ni la suficiente relación de
expansión del orificio (\lambda) ni una buena elongación (El).
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(Tabla pasa a página
siguiente)
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Como se ha explicado con detalle, la presente
invención se refiere a una chapa delgada de acero de alta
resistencia que se puede embutir, y excelente en la propiedad de
fijación de las formas y a un método para producir la chapa de
acero. Usando la chapa delgada de acero de alta resistencia, se
consigue una buena capacidad de embutición incluso con una chapa de
acero que tenga una textura inconveniente para el trabajo de
embutición, y se puede conseguir, al mismo tiempo, tanto una buena
propiedad de fijación de las formas como una alta capacidad de
embutición. Por esta razón, la presente invención industrialmente es
muy valiosa.
Claims (18)
1. Una chapa delgada de acero de alta
resistencia, que se puede embutir, y excelente en la propiedad de
fijación de las formas, caracterizado por contener, en
masa,
- C
- : 0,01 a 0,3%,
- Si
- : 0,01 a 2%,
- Mn
- : 0,05 a 3%,
- P
- : 0,1% o menos,
- S
- : 0,01% o menos,
- Al
- : 0,005 a 1%,
conteniendo opcionalmente uno o dos de,
- Ti
- : 0,05 a 0,5%,
- Nb
- : 0,01 a 0,5%,
y conteniendo además opcionalmente al menos uno
o más de,
- B
- : 0,0002 a 0,002%,
- Cu
- : 0,2 a 2%,
- Ni
- : 0,1 a 1%,
- Ca
- : 0,0005 a 0,002%,
- REM
- : 0,0005 a 0,02%,
- Mo
- : 0,05 a 1%,
- V
- : 0,02 a 0,2%,
- Cr
- : 0,01 a 1%,
- Zr
- : 0,02 a 0,2%,
opcionalmente uno o más seleccionados de Sn, Co,
Zn, W y Mg en 1% o menos en total, y siendo el resto Fe e impurezas
inevitables, y al menos en un plano en el centro del espesor de la
chapa de acero, la relación media de las intensidades de los rayos X
en el grupo de las componentes de orientación de {100}<011> a
{223}<110> respecto a la intensidad aleatoria de difracción de
rayos X es 3 o más, y la relación media de la intensidad de los
rayos X en las tres componentes de la orientación de
{554}<225>, {111}<112> y {111}<110> respecto a la
intensidad aleatoria de difracción de rayos X es 3,5 o menos; la
media aritmética de la rugosidad Ra de al menos una de las
superficies es 1 a 3,5 \mum, las superficies de la chapa de acero
estén recubiertas con una composición que tiene un efecto
lubricante, y las superficies lubricadas de la chapa de acero tienen
un coeficiente de fricción, de 0 a 200ºC, de 0,05 a 0,2.
2. Una chapa delgada de acero de alta
resistencia, que se puede embutir, y que es excelente en la
propiedad de fijación de las formas, según la reivindicación 1, en
la que la chapa de acero contiene, en masa,
- C
- : 0,01 a 0,1%,
- N
- : 0,005% o menos,
- Ti
- : 0,05 a 0,5%,
opcionalmente,
- Nb
- : 0,01 a 0,5%, y satisface la expresión de;
Ti + (48/93)Nb - (48/14)C -
(48/14)N - (48/32)S \geq 0%.
3. Una chapa delgada de acero de alta
resistencia, que se puede embutir, y excelente en la propiedad de
fijación de las formas según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizada porque la microestructura de la chapa de acero
es una estructura de un compuesto que contiene ferrita cono fase que
responde al mayor porcentaje de volumen y principalmente martensita
como la segunda fase.
4. Una chapa delgada de acero de alta
resistencia, que se puede embutir, y excelente en la propiedad de
fijación de las formas según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizada porque la microestructura de la chapa de acero
es una estructura de un compuesto que contiene austenita retenida en
un 5%.
5. Una chapa delgada de acero de alta
resistencia, que se puede embutir, y excelente en la propiedad de
fijación de las formas según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizada porque la microestructura de la chapa de acero
es una estructura de un compuesto que contiene bainita, o ferrita y
bainita como la fase que responde del porcentaje de volumen más
grande.
6. Una chapa delgada de acero de alta
resistencia, que se puede embutir, y excelente en la propiedad de
fijación de las formas según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizada por tener una capa de revestimiento de cinc
entre la chapa de acero y una composición que tiene un efecto
lubricante.
7. Un método para producir una chapa delgada de
acero de alta resistencia, que se puede embutir, y excelente en la
propiedad de fijación de las formas según la reivindicación 1,
caracterizado por: en un procedimiento de laminado en
caliente para obtener una chapa delgada de acero de alta
resistencia, someter una plancha que tiene dichos componentes
químicos a un laminado basto y, luego, a un laminado de acabado con
una relación de reducción total del 25% o más, en términos de
espesor de la chapa de acero, en el intervalo de temperatura la
temperatura de transformación Ar_{3} + 100ºC o inferior; que
retiene la chapa de acero laminada en caliente, así producida,
durante 1 a 20 segundos, en el intervalo de temperatura desde la
temperatura de transformación Ar_{1} a la temperatura de
transformación Ar_{3}, enfriarla luego a la velocidad de
enfriamiento de 20ºC/s o más hasta la temperatura de bobinado, y
bobinar la chapa de acero laminada en caliente, así producida, y
aplicar después una composición que tiene un efecto lubricante a las
superficies de la chapa de acero.
8. Un método para producir una chapa delgada de
acero de alta resistencia, que se puede embutir, y excelente en la
propiedad de fijación de las formas según la reivindicación 7,
comprendiendo el método las etapas de, obtener en un proceso de
laminado en caliente, una chapa delgada de acero de alta resistencia
que tiene los componentes químicos según la reivindicación 1,
someter una plancha que tiene dichos componentes químicos a un
laminado basto y, luego, a un laminado de acabado con una relación
de reducción total del 25% o más, en términos de espesor de la chapa
de acero, en el intervalo de temperatura la temperatura de
transformación Ar_{3} + 100ºC o inferior; retener la chapa de
acero laminada en caliente, así producida, durante 1 a 20 segundos,
en el intervalo de temperatura desde la temperatura de
transformación Ar_{1} a la temperatura de transformación Ar_{3},
enfriándola luego a la velocidad de enfriamiento de 20ºC/s o más
hasta la temperatura de bobinado, y bobinar a una temperatura de
bobinado de 350ºC o inferior, y aplicar posteriormente una
composición que tiene un efecto lubricante a las superficies de la
chapa de acero.
9. Un método para producir una chapa delgada de
acero de alta resistencia, que se puede embutir, y excelente en la
propiedad de fijación de las formas según la reivindicación 7,
comprendiendo el método las etapas de, obtener en un proceso de
laminado en caliente, una chapa delgada de acero de alta resistencia
que tiene los componentes químicos según la reivindicación 1,
someter una plancha que tiene dichos componentes químicos a un
laminado basto y, luego, a un laminado de acabado con una relación
de reducción total del 25% o más, en términos de espesor de la chapa
de acero, en el intervalo de temperatura de la temperatura de
transformación Ar_{3} + 100ºC o inferior; retener la chapa de
acero laminada en caliente, así producida, durante 1 a 20 segundos,
en el intervalo de temperatura desde la temperatura de
transformación Ar_{1} a la temperatura de transformación Ar_{3},
enfriarla luego a la velocidad de enfriamiento de 20ºC/s o más hasta
la temperatura de bobinado, y bobinarla a una temperatura de
bobinado en el intervalo de más de 350ºC a menos de 450ºC, y aplicar
posteriormente una composición que tiene un efecto lubricante a las
superficies de la chapa de acero.
10. Un método para producir una chapa delgada de
acero de alta resistencia, que se puede embutir, y excelente en la
propiedad de fijación de las formas según la reivindicación 7,
comprendiendo el método las etapas de, obtener en un proceso de
laminado en caliente, una chapa delgada de acero de alta resistencia
que tiene los componentes químicos según la reivindicación 1,
someter una plancha que tiene dichos componentes químicos a un
laminado basto y, luego, a un laminado de acabado con una relación
de reducción total del 25% o más, en términos de espesor de la chapa
de acero, en el intervalo de temperatura de la temperatura de
transformación Ar_{3} + 100ºC o inferior; retener la chapa de
acero laminada en caliente, así producida, durante 1 a 20 segundos,
en el intervalo de temperatura desde la temperatura de
transformación Ar_{1} a la temperatura de transformación Ar_{3},
enfriarla luego a la velocidad de enfriamiento de 20ºC/s o más hasta
la temperatura de bobinado, y bobinarla a una temperatura de
bobinado de 450ºC o más, y aplicar posteriormente una composición
que tiene un efecto lubricante a las superficies de la chapa
de acero.
de acero.
11. Un método para producir una chapa delgada de
acero de alta resistencia, que se puede embutir, y excelente en la
propiedad de fijación de las formas según las reivindicaciones 7 a
10, caracterizado por: aplicar, en un proceso de laminado en
caliente, un laminado de lubricación a un laminado de acabado
después de un laminado basto.
12. Un método para producir una chapa delgada de
acero de alta resistencia, que se puede embutir, y excelente en la
propiedad de fijación de las formas según las reivindicaciones 7 a
11, caracterizado por: aplicar, en un proceso de laminado en
caliente, un descascarillado después de la conclusión del laminado
basto.
13. Un método para producir una chapa delgada de
acero de alta resistencia, que se puede embutir, y excelente en la
propiedad de fijación de las formas según la reivindicación 7,
comprendiendo el método las etapas de, al producir una chapa delgada
de acero de alta resistencia que tiene los componentes químicos
según la reivindicación 1, someter, secuencialmente, una plancha que
tiene dichos componentes químicos a laminado en caliente, decapado,
laminado en frío con una relación de reducción por debajo del 80% en
términos de espesor de la chapa de acero y, luego, aplicar un
tratamiento térmico que comprende los procesos de retener la chapa
de acero laminada en frío durante 5 a 150 segundos en el intervalo
de temperatura desde la temperatura de transformación Ar_{1} a la
temperatura de transformación Ar_{3} +100ºC y enfriarla luego a
una velocidad de enfriamiento de 20ºC/s o más hasta el intervalo de
temperatura de 350ºC o inferior; y, posteriormente, aplicar una
composición que tiene efecto lubricante a las superficies de la
chapa de acero.
14. Un método para producir una chapa delgada de
acero de alta resistencia, que se puede embutir, y excelente en la
propiedad de fijación de las formas según la reivindicación 7,
comprendiendo el método las etapas de, al producir una chapa delgada
de acero de alta resistencia que tiene los componentes químicos
según la reivindicación 1, someter, secuencialmente, una plancha que
tiene dichos componentes químicos a laminado en caliente, decapado,
laminado en frío con una relación de reducción por debajo del 80% en
términos de espesor de la chapa de acero y, luego, aplicar un
tratamiento térmico que comprende los procesos de retener la chapa
de acero laminada en frío durante 5 a 150 segundos en el intervalo
de temperatura desde la temperatura de transformación Ar_{1} a la
temperatura de transformación Ar_{3} +100ºC, enfriarla luego a una
velocidad de enfriamiento de 20ºC/s o más hasta el intervalo desde
por encima de 350ºC a por debajo de 450ºC, retenerla de nuevo en
este intervalo de temperatura durante 5 a 600 segundos, y luego
enfriarla de nuevo a una velocidad de enfriamiento de 5ºC/s o más
hasta el intervalo de temperatura de 200ºC o inferior y,
posteriormente, aplicar una composición que tiene un efecto
lubricante a las superficies de la chapa de acero.
15. Un método para producir una chapa delgada de
acero de alta resistencia, que se puede embutir, y excelente en la
propiedad de fijación de las formas según la reivindicación 7,
comprendiendo el método las etapas de, al producir una chapa delgada
de acero de alta resistencia que tiene los componentes químicos
según la reivindicación 1, someter, secuencialmente, una plancha que
tiene dichos componentes químicos a laminado en caliente, decapado,
laminado en frío con una relación de reducción por debajo del 80% en
términos de espesor de la chapa de acero y, luego, aplicar un
tratamiento térmico que comprende los procesos de retener la chapa
de acero laminada en frío durante 5 a 150 segundos en el intervalo
de temperatura desde la temperatura de transformación Ar_{1} a la
temperatura de transformación Ar_{3} +100ºC, enfriarla luego a una
velocidad de enfriamiento de 20ºC/s o más hasta el intervalo desde
por encima de 350ºC a no más alta de una temperatura T0, y enfriarla
luego, de nuevo, a la velocidad de enfriamiento por debajo de 20ºC/s
hasta el intervalo de temperatura de 200ºC o inferior; y,
posteriormente, aplicar una composición que tiene un
efecto lubricante a las superficies de la chapa de acero, en la que la temperatura T0 está especificada por la ecuación
efecto lubricante a las superficies de la chapa de acero, en la que la temperatura T0 está especificada por la ecuación
T0 = -650,4
\times %C +
B,
donde, B se determina como
sigue:
B = -50,6
\times Mneq +
894,3,
donde, Mneq se determina a partir
del porcentaje de masa de los elementos componentes de la chapa de
acero:
16. Un método para producir una chapa delgada de
acero de alta resistencia, que se puede embutir, y excelente en la
propiedad de fijación de las formas según una cualquiera de las
reivindicaciones 7 a 12, caracterizada por: galvanizar las
superficies de la chapa de acero sumergiendo la chapa de acero en un
baño galvánico de cinc después del laminado en caliente; y,
posteriormente, aplicar una composición que tiene un efecto
lubricante a las superficies de la chapa de acero.
17. Un método para producir una chapa delgada de
acero de alta resistencia, que se puede embutir, y excelente en la
propiedad de fijación de las formas según una cualquiera de las
reivindicaciones 13 a 16, caracterizada por: galvanizar las
superficies de la chapa de acero sumergiendo la chapa de acero en un
baño galvánico de cinc después de la conclusión de los procesos de
tratamientos térmicos y, posteriormente, aplicar una composición que
tiene un efecto lubricante a las superficies de la chapa de
acero.
18. Un método para producir una chapa delgada de
acero de alta resistencia, que se puede embutir, y excelente en la
propiedad de fijación de las formas, caracterizada por:
someter una chapa de acero a un tratamiento aleante después de
galvanizar por inmersión la chapa de acero en un baño galvánico de
cinc según las reivindicaciones 16 ó 17 y, posteriormente, aplicar
una composición que tiene un efecto lubricante a las superficies de
la chapa de acero.
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