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ES2666968T3 - Artículo moldeado por estampado en caliente y método para producir un artículo moldeado por estampado en caliente - Google Patents

Artículo moldeado por estampado en caliente y método para producir un artículo moldeado por estampado en caliente Download PDF

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ES2666968T3
ES2666968T3 ES13736403.0T ES13736403T ES2666968T3 ES 2666968 T3 ES2666968 T3 ES 2666968T3 ES 13736403 T ES13736403 T ES 13736403T ES 2666968 T3 ES2666968 T3 ES 2666968T3
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ES
Spain
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steel
hot
hot stamping
sheet
martensite
Prior art date
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Active
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ES13736403.0T
Other languages
English (en)
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Toshiki Nonaka
Satoshi Kato
Kaoru Kawasaki
Toshimasa Tomokiyo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
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Publication date
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Abstract

Un acero estampado en caliente que consiste en, en % en masa: C: 0,030% a 0,150%; Si: 0,010% a 1,00%; Mn: 1,50% a 2,70%; P: 0,001% a 0,060%; S: 0,001% a 0,010%; N: 0,0005% a 0,0100%; Al: 0,010% a 0,050%, y opcionalmente uno o más de B: 0,0005% a 0,0020%; Mo: 0,01% a 0,50%; Cr: 0,01% a 0,50%; V: 0,001% a 0,100%; Ti: 0,001% a 0,100%; Nb: 0,001% a 0,050%; Ni: 0,01% a 1,00%; Cu: 0,01% a 1,00%; Ca: 0,0005% a 0,0050%; REM: 0,0005% a 0,0050%, y un resto de Fe e impurezas inevitables, donde cuando [C] representa una cantidad de C en % en masa, [Si] representa una cantidad de Si en % en masa, y [Mn] representa una cantidad de Mn en % en masa, se satisface una expresión (A) siguiente, una estructura metalográfica después de un estampado en caliente incluye 40% a 90% de una ferrita y 10% a 60% de una martensita en una fracción de área, un total de una fracción de área de la ferrita y una fracción de área de la martensita es 60% o más, la estructura metalográfica opcionalmente incluye además uno o más de 10% o menos de una perlita en una fracción de área, 5% o menos de una austenita retenida en una relación en volumen, y menos de 40% de una bainita como resto en una fracción de área, una dureza de la martensita medida con un nanoindentador satisface una expresión (B) siguiente y una expresión (C) siguiente, TS × λ que es un producto de una resistencia a la tracción TS y una relación de ensanchamiento de orificios λ es 50000MPa· % o más, (5 × [Si] + [Mn]/[C] > 11 (A) H2/H1 < 1,10 (B) σHM < 20 (C), y la H1 es una dureza promedio de la martensita en una parte de la superficie de un espesor de la chapa después de estampado en caliente, la H2 es una dureza promedio de la martensita en una parte central del espesor de la chapa que es un área que tiene una anchura de 200 μm en una dirección de espesor en un centro del espesor de la chapa después del estampado en caliente, y σHM es una varianza de la dureza promedio de la martensita en la parte central del espesor de la chapa después del estampado en caliente.

Description

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DESCRIPCION
Artículo moldeado por estampado en caliente y método para producir un artículo moldeado por estampado en caliente
Campo técnico de la invención
La presente invención se refiere a un acero estampado en caliente para el cual se usa una chapa de acero laminada en frío para el estampado en caliente que tiene una excelente conformabilidad después del estampado en caliente, y un método para producir el mismo.
Se reivindica prioridad de la solicitud de patente japonesa número 2012-004550, presentada el 13 de enero de 2412, cuyo contenido se incorpora en la presente memoria por referencia.
Técnica relacionada
En la actualidad, se requiere que una chapa de acero para un vehículo se mejore en términos de seguridad frente a una colisión y que tenga un peso reducido. En dicha situación, el estampado en caliente (también denominado prensado en caliente, estampado en caliente, templado con troquel, templado con prensa o similar) llama la atención como un método para obtener una alta resistencia. El estampado en caliente se refiere a un método de conformado en el que una chapa de acero se calienta a una alta temperatura de, por ejemplo, 700°C o más, luego se conforma en caliente de modo que se mejora la conformabilidad de la chapa de acero, y se templa mediante enfriamiento después de conformado, obteniendo de este modo calidades de material deseadas. Como se ha descrito antes, se requiere que una chapa de acero usada para una estructura de carrocería de un vehículo tenga una elevada trabajabilidad en prensa y una alta resistencia. Una chapa de acero que tiene una estructura de ferrita y martensita, una chapa de acero que tiene una estructura de ferrita y bainita, una chapa de acero que contiene una austenita retenida en una estructura o similar se conoce como una chapa de acero que tiene tanto trabajabilidad en prensa como alta resistencia. Entre estas chapas de acero, una chapa de acero multifase que tiene martensita dispersada en una base de ferrita tiene una baja relación de fluencia y una alta resistencia a la tracción, y, además, que tenga unas excelentes características de alargamiento. Sin embargo, la chapa de acero multifase tiene una baja capacidad de ensanchamiento de orificios puesto que se concentra tensión en la interfase entre la ferrita y martensita y, es probable que se inicie la formación de grietas desde la interfase.
Por ejemplo, los Documentos de Patente 1 a 3 describen la chapa de acero multifase. Además, los Documentos de Patente 4 a 6 describen relaciones entre la dureza y la conformabilidad de una chapa de acero.
El documento EP2256224 describe una chapa de acero laminada en frío de alta resistencia, una chapa de acero galvanizada de alta resistencia y una chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente aleada de alta resistencia que tiene excelente conformabilidad y soldabilidad, así como métodos para fabricar estas chapas de acero. El documento JP2010065292 describe el método de fabricación de un componente prensado en caliente con excelente ductilidad que tiene TS de 1300-1450 MPa y 8% o más de alargamiento, la chapa de acero sometida a prensado en caliente.
Sin embargo, incluso con estas técnicas de la técnica anterior, resulta difícil obtener una chapa de acero que satisfaga los actuales requerimientos para un vehículo tales como una reducción adicional del peso y formas más complicadas de los componentes.
Documentos de la técnica anterior
Documentos de patente
[Documento de Patente 1] Solicitud de Patente Japonesa no
[Documento de Patente 2] Solicitud de Patente Japonesa no
[Documento de Patente 3] Solicitud de Patente Japonesa no
[Documento de Patente 4] Solicitud de Patente Japonesa no
[Documento de Patente 5] Solicitud de Patente Japonesa no
[Documento de Patente 6] Solicitud de Patente Japonesa no
Descripción de la invención
Problemas a resolver por la invención
Un objeto de la presente invención es proporcionar un acero estampado en caliente, para el cual se usa una chapa de acero estampado en frío capaz de garantizar una resistencia y tener una capacidad de ensanchamiento de orificios más favorable cuando se produce en un acero estampado en caliente, y un método para producir el citado
Examinada, Primera Publicación número H6-128688 Examinada, Primera Publicación número 2000-319756 Examinada, Primera Publicación número 2005-120436 Examinada, Primera Publicación número 2005-256141 Examinada, Primera Publicación número 2001-355044 Examinada, Primera Publicación número H11-189842
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acero estampado en caliente.
Medios para resolver el problema
Los autores de la presente invención llevaron a cabo intensos estudios relacionados con una chapa de acero laminada en frío para estampado en caliente que garantizaron una resistencia después de estampado en caliente (después de templado en un proceso de estampado en caliente) y tenían una excelente conformabilidad (capacidad de ensanchamiento de orificios). Como resultado, se encontró que, independientemente de la composición del acero, cuando se establece una relación apropiada entre la cantidad de Si, la cantidad de Mn y la cantidad de C, se fijan en unas fracciones predeterminadas una fracción de una ferrita y una fracción de una martensita en la chapa de acero, y se fijan en intervalos específicos la relación de dureza (diferencia de una dureza) de la martensita entre una parte de la superficie de un espesor de la chapa y una parte central del espesor de la chapa de la chapa de acero y la distribución de dureza de la martensita en la parte central del espesor de la chapa, es posible producir de forma industrial una chapa de acero laminada en frío para estampado en caliente capaz de garantizar, en la chapa de acero, una conformabilidad, es decir, una característica de TS * A > 5000MPa%, que es un valor mayor que nunca en términos de TS * A, que es el producto de la resistencia a la tracción TS y la relación de ensanchamiento de orificios A. Además, se encontró que, cuando esta chapa de acero laminada en frío se usa para estampado en caliente, se obtiene un acero estampado en caliente que tiene excelente conformabilidad incluso después del estampado en caliente. Además, también se aclaró que la supresión de una segregación de MnS en la parte central del espesor de la chapa de la chapa de acero laminada en frío para estampado en caliente también es efectiva para mejorar la conformabilidad (capacidad de ensanchamiento de orificios) del acero estampado en caliente. Además, se encontró también que, en el laminado en frío, un ajuste de una fracción de una reducción por laminado en frío hasta una reducción por laminado en frío total (reducción por laminado acumulada) desde la estación más alta hasta una tercera estación basada en la estación más alta en un intervalo específico es efectivo en el control de una dureza de la martensita. Adicionalmente, los autores de la invención han encontrado una diversidad de aspectos de la presente invención que se describen más adelante. Además, se encontró que los efectos no se ven afectados incluso cuando se forma una capa galvanizada por inmersión en caliente, una capa galvanizada-recocida, una capa electrogalvanizada y una capa aluminizada en la chapa de acero laminada en frío.
(1) Es decir, de acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, un acero estampado en caliente incluye, en % en masa, C: 0,030% a 0,150%, Si: 0,010% a 1,00%, Mn: 1,50% a 2,70%, P: 0,001% a 0,060%, S: 0,001% a 0,010%, N: 0,0005% a 0,0100%, Al: 0,010% a 0,050%, y opcionalmente uno o más de B: 0,0005% a 0,0020%, Mo: 0,01% a 0,50%, Cr: 0,01% a 0,50%, V: 0,001% a 0,100%, Ti: 0,001% a 0,100%, Nb: 0,001% a 0,050%, Ni: 0,01% a 1,00%, Cu: 0,01% a 1,00%, Ca: 0,0005% a 0,0050%, REM: 0,00050% a 0,0050%, e incluyendo el resto Fe e impurezas inevitables, donde, cuando [C] representa una cantidad de C en % e masa, [Si] representa una cantidad de Si en % en masa, y [Mn] representa una cantidad de Mn en % en masa, se satisface la siguiente expresión (A), una estructura metalográfica después de un estampado en caliente incluye 40% a 90% de una ferrita y 10% a 60% de una martensita en una fracción de área, un total de una fracción de área de la ferrita y una fracción de área de la martensita es 60% o más, la estructura metalográfica puede incluir además opcionalmente uno o más de 10% o menos de una perlita en una fracción de área, 5% o menos de una austenita retenida en una relación en volumen, y menos de 40% de una bainita como resto en una fracción de área, una dureza de la martensita medida con nanoindentador satisface la siguiente expresión (B) y la siguiente expresión (C), TS * A que es un producto de una resistencia a la tracción TS y una relación de ensanchamiento de orificios A es 50000MPa% o más,

(5 * [Si] + [Mn]/[C] > 11 (A)

H2/H1 < 1,1 (B)

aHM < 20 (C), y
la H1 es una dureza promedio de la martensita en una parte de la superficie de un espesor de la chapa después de estampado en caliente, la H2 es una dureza promedio de la martensita en una parte central del espesor de la chapa que es un área que tiene una anchura de 200 pm en una dirección de espesor en un centro del espesor de la chapa después del estampado en caliente, y la aHM es una varianza de la dureza promedio de la martensita en la parte central del espesor de la chapa después del estampado en caliente.
(2) En el acero estampado en caliente de acuerdo con el anterior (1), una fracción de área de MnS que existe en el acero estampado en caliente y que tiene un diámetro de círculo equivalente de 0,1 pm a 10 pm puede ser 0,01% o menos, y puede satisfacerse la siguiente expresión (D),
n2/n1 < 1,5 (D), y
la n1 es una densidad en número promedio por 10000 pm2 del MnS que tiene el diámetro de círculo equivalente de
0,1 pm a 10 pm en 1/4 parte del espesor de la chapa después del estampado en caliente, y la n2 es una densidad en número promedio por 10000 pm2 del MnS que tiene el diámetro de círculo equivalente de 0,1 pm a 10 pm en la parte central del espesor de la chapa después del estampado en caliente.
(3) En el acero estampado en caliente de acuerdo con los anteriores (1) o (2), puede formarse un galvanizado por
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(4) En el acero estampado en caliente de acuerdo con el anterior (3), puede formarse un galvanizado-recocido sobre una superficie del galvanizado por inmersión en caliente.
(5) En el acero estampado en caliente de acuerdo con los anteriores (1) o (2), puede formarse un electrogalvanizado sobre una superficie del mismo.
(6) En el acero estampado en caliente de acuerdo con los anteriores (1) o (2), puede formarse un aluminizado sobre una superficie del mismo.
(7) De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se proporciona un método para producir un acero estampado en caliente que incluye colar un acero fundido que tiene una composición química de acuerdo con el (1) anterior y obtener un acero, calentar el acero, laminar en caliente el acero con un laminador en caliente que incluye una pluralidad de estaciones, bobinar el acero después del laminado en caliente, decapar el acero después del bobinado, laminar en frío el acero con un laminador en frío que incluye una pluralidad de estaciones después del decapado bajo unas condiciones que satisfacen la siguiente expresión (E), recocido donde el acero se recuece bajo 700°C a 850°C y se enfría después del laminado en frío, y endurecer por laminado en frío el acero después de enfriar tras el recocido, y estampar en caliente donde el acero se calienta hasta una temperatura de 700°C a 1000°C después de endurecer por laminado en frío, estampado en caliente dentro del intervalo de temperatura y, a continuación, se enfría hasta una temperatura ambiente o más y 300°C o menos,
1,5 x r1/r + 1,2 x r2/r + r3/r > 1,0 (E), y
la ri (i = 1,2,3) representa una reducción por laminado en frío objetivo individual en la iésima estación (i = 1, 2, 3) basado en una estación más alta en la pluralidad de estaciones en el laminado en frío en unidades porcentuales, y la r representa una reducción por laminado en frío total en el laminado en frío en unidades porcentuales.
(8) En el método para producir el acero estampado en caliente de acuerdo con el (7) anterior, cuando CT representa una temperatura de bobinado en el bobinado en unidades de °C, [C] representa la cantidad de C en % en masa, [Mn] representa la cantidad de Mn en % en masa, [Si] representa la cantidad de Si en % en masa, y [Mo] representa la cantidad de Mo en % en masa en la chapa de acero, puede satisfacerse una expresión (F) siguiente,
560 - 474 x [C] - 90 x [Mn] - 20 x [Cr] - 20 x [Mo] < CT < 830 - 270 x [C] - 90 x [Mn] - 70 x [Cr] - 80 x [Mo] (F)
(9) En el método para producir el acero estampado en caliente de acuerdo con los (7) o (8) anteriores, cuando T representa una temperatura de calentamiento en el calentamiento en unidades de °C, t representa un tiempo en horno en el calentamiento en unidades de minutos, [Mn] representa la cantidad de Mn en % en masa, y [S] representa una cantidad de S en % en masa en la chapa de acero, puede satisfacerse una expresión (G) siguiente,
T x ln(t)/(1,7 x [Mn] + [S]) > 1500 (G)
(10) El método para producir el acero estampado en caliente de acuerdo con uno cualquiera de los (7) a (9) anteriores puede incluir además galvanizar el acero entre el recocido y el endurecimiento por laminado en frío e incluye además galvanizar el acero entre el recocido y el endurecimiento por laminado en frío.
(11) El método para producir el acero estampado en caliente de acuerdo con el (10) anterior puede incluir alear el acero entre el galvanizado y el endurecimiento por laminado en frío.
(12) El método para producir el acero estampado en caliente de acuerdo con uno cualquiera de los (7) a (9) anteriores puede incluir además electrogalvanizado del acero después de endurecer por laminado en frío.
(13) El método para producir el acero estampado en caliente de acuerdo con uno cualquiera de los (7) a (9) anteriores puede incluir además aluminizado entre el recocido y el endurecimiento por laminado en frío.
Efectos de la invención
De acuerdo con el aspecto antes descrito de la presente invención, puesto que se establece una relación apropiada entre la cantidad de C, la cantidad de Mn y la cantidad de Si, e, incluso en el acero estampado en caliente, la dureza de la martensita medida con un nanoindentador se ajusta a un valor apropiado, es posible obtener una capacidad de ensanchamiento de orificios más favorable en el acero estampado en caliente.
Breve descripción de los dibujos
FIG. 1 es un gráfico que ilustra la relación entre (5 x [Si] + [Mn])/[C] y TS x A en una chapa de acero laminada en frío para estampado en caliente antes del estampado en caliente y un acero estampado en caliente.
FIG. 2A es un gráfico que ilustra el fundamento de una expresión (B) y es un gráfico que ilustra la relación entre H20/H10 y aHM0 en la chapa de acero laminada en frío para estampado en caliente antes de estampado en caliente
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y la relación entre H2/H1 y aHM en el acero estampado en caliente.
FIG. 2B es un gráfico que ilustra el fundamento de una expresión (C) y es un gráfico que ilustra la relación entre aHM0 y TS * A en la chapa de acero laminada en frío para estampado en caliente antes de estampado en caliente y la relación entre aHM0 y TS * A en el acero estampado en caliente
FIG. 3 es un gráfico que ilustra la relación entre n20/n10 y TS * A en la chapa de acero laminada en frío para estampado en caliente antes del estampado en caliente y la relación entre n2/n1 y TS * A en el acero estampado en caliente e ilustra el fundamente de una expresión (D).
FIG. 4 es un gráfico que ilustra la relación entre 1,5 * r1/r + 1,2 * r2/r + r3/r y H20 / H10 en la chapa de acero laminada en frío para estampado en caliente antes del estampado en caliente y la relación entre 1,5 * r1/r + 1,2 * r2/2 + r3/r y H2/H1 en el acero estampado en caliente, e ilustra el fundamento de una expresión (E).
FIG. 5A es un gráfico que ilustra la relación entre una expresión (F) y una fracción de una martensita.
FIG. 5B es un gráfico que ilustra la relación entre la expresión (F) y una fracción de una perlita.
FIG. 6 es un gráfico que ilustra la relación entre T * ln(t)/(1,7 * [Mn] + [S]) y TS * A, e ilustra el fundamento de una expresión (G).
FIG. 7 es una vista en perspectiva de un acero estampado en caliente usado en un ejemplo.
FIG. 8 es un diagrama de flujos que ilustra un método para producir el acero estampado en caliente para el cual se usa una chapa de acero laminada en frío para estampado en caliente de acuerdo con una forma de realización de la presente invención.
Formas de realización de la invención
Como se ha descrito antes, es importante establecer una relación apropiada entre la cantidad de Si, la cantidad de Mn y la cantidad de C y proporcionar una dureza adecuada a una martensita en una posición determinada en una chapa de acero con el fin de mejorar la conformabilidad (capacidad de ensanchamiento de orificios). Así, hasta ahora, no ha habido estudios relativos a la relación entre la conformabilidad o la dureza de la martensita en un acero estampado en caliente.
Aquí, se describirán razones para limitar la composición química de un acero estampado en caliente para el cual se usa una chapa de acero laminada en frío de acuerdo con una forma de realización de la presente invención (en algunos casos, también denominado acero estampado en caliente para el cual se usa una chapa de acero laminada en frío para estampado en caliente de acuerdo con la presente forma de realización) y se usa acero para su fabricación. En lo sucesivo, “%” que es una unidad de una cantidad de un componente individual indica “% en masa”.
C: 0,030% a 0,150%
C es un elemento importante para reforzar la martensita y aumentar la resistencia del acero. Cuando la cantidad de C es menor que 0,030%, no es posible aumentar suficientemente la resistencia del acero. Por otro lado, cuando la cantidad de C supera 0,150%, la degradación de la ductilidad (alargamiento) del acero se vuelve significativa. Por tanto, el intervalo de la cantidad de C se fija en 0,030% a 0,150%. En el caso en que haya una demanda de alta capacidad de ensanchamiento de orificios, la cantidad de C se fija deseablemente en 0,100% o menos.
Si: 0,010% a 1,000%
Si es un elemento importante para suprimir la formación de un carburo perjudicial y obtener una estructura multifase que principalmente incluya una estructura de ferrita y un resto de la martensita. Sin embargo, en un caso en que la cantidad de Si supere 1,0%, el alargamiento o la capacidad de ensanchamiento de orificios del acero se degradan, y también se degrada la propiedad de tratamiento por conversión química del acero. Por tanto, la cantidad de Si se fija en 1,000% o menos. Adicionalmente, aunque se añade Si para la desoxidación, un efecto de desoxidación no es suficiente cuando la cantidad de Si es menor que 0,010%. Por tanto, la cantidad de Si se fija en 0,010% o más.
Al: 0,010% a 0,050%
Al es un elemento importante como agente desoxidante. Para obtener el efecto de desoxidación, la cantidad de Al se fija en 0,010% o más. Por otro lado, incluso cuando el Al se añade en exceso, el efecto antes descrito se satura y, por el contrario, el acero se vuelve frágil. Por tanto, la cantidad de Al se ajusta en un intervalo de 0,010% a 0,050%.
Mn: 1,50% a 2,70%
Mn es un elemento importante para aumentar la capacidad de endurecimiento del acero. Sin embargo, cuando la cantidad de Mn es menor que 1,50%, no es posible aumentar suficientemente la resistencia del acero. Por otro lado,
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cuando la cantidad de Mn supera 2,70%, puesto que la capacidad de endurecimiento del acero aumenta más de lo necesario, se provoca un aumento de la resistencia del acero, y, por consiguiente, se degradan el alargamiento o la capacidad de ensanchamiento de orificios. Por tanto, la cantidad de Mn se fija en un intervalo de 1,50% a 2,70%. En un caso en que haya una demanda de mayor alargamiento, la cantidad de Mn se fija deseablemente en 2,00% o menos.
P: 0,001 % a 0,060%
En un caso en que la cantidad es mayor, P segrega en un límite de grano, y deteriora la ductilidad local y la soldabilidad del acero. Por tanto, la cantidad de P se fija en 0,060% o menos. Por otro lado, puesto que una disminución innecesaria de P conduce a un aumento en el coste de refino, la cantidad de P se fija deseablemente en 0,001% o más.
S: 0,001% a 0,010%
S es un elemento que forma MnS y deteriora de forma significativa la ductilidad local o la soldabilidad. Por tanto, el límite superior de la cantidad de S se fija en 0,010%. Además, con el fin de reducir costes de refino, un límite inferior de la cantidad de S se fija deseablemente en 0,001%.
N: 0,0005% a 0,0100%
N es un elemento importante para precipitar AlN y similares y miniaturizar granos del cristal. Sin embargo, cuando la cantidad de N supera 0,0100%, permanece una solución sólida de N (solución sólida de nitrógeno) y se degrada la ductilidad del acero. Por tanto, la cantidad de N se fija en 0,0100% o menos. Debido a un problema de costes de refino, el límite inferior de la cantidad de N se fija deseablemente en 0,0005%.
El acero estampado en caliente para el cual se usa la chapa de acero laminada en frío para estampado en caliente de acuerdo con la forma de realización tiene una composición básica que incluye los componentes antes descritos. Fe como un resto e impurezas inevitables, pero puede contener además uno cualquiera o más elementos de Nb, Ti, V, Mo, Cr, Ca, REM (metal de las tierras raras), Cu, Ni y B como elementos que se han usado así en cantidades que son iguales o menores que los límites superiores descritos más adelante para mejorar la resistencia, controlar una forma de un sulfuro o un óxido y similares. Puesto que estos elementos químicos no se añaden necesariamente a la chapa de acero, los límites inferiores de los mismos son 0%.
Nb, Ti y V son elementos que precipitan un nitruro de carbono fino y refuerzan el acero. Además, Mo y Cr son elementos que aumentan la capacidad de endurecimiento y refuerzan el acero. Para obtener estos efectos, es deseable que contenga Nb: 0,001% o más, Ti: 0,001% o más, V: 0,001% o más, Mo: 0,01% o más, y Cr: 0,01% o más. Sin embargo, incluso cuando están contenidos Nb: más que 0,050%, Ti: más que 0,100%, V: más que 0,100%, Mo: más de 0,50%, y Cr: más de 0,50%, el efecto de aumento de la resistencia se satura, y hay preocupación de que pueda producirse la degradación del alargamiento o la capacidad de ensanchamiento de orificios.
El acero puede contener adicionalmente Ca en un intervalo de 0,0005% a 0,0050%. Ca y los metales de las tierras raras (REM) controlan la forma del sulfuro o el óxido y mejoran la ductilidad local o la capacidad de ensanchamiento de orificios. Para obtener este efecto usando el Ca, es preferible añadir 0,0005% o más de Ca. Sin embargo, puesto que hay preocupación de que una adición excesiva puede deteriorar la trabajabilidad, un límite superior de la cantidad de Ca se fija en 0,0050%. Por la misma razón, para los metales de las tierras raras (REM) también, es preferible fijar el límite inferior de la cantidad en 0,0005% y el límite superior de la cantidad en 0,0050%.
El acero puede contener Cu: 0,01% a 1,00%, Ni: 0,01% a 1,00% y B: 0,0005% a 0,0020%. Estos elementos también pueden mejorar la capacidad de endurecimiento y aumentar la resistencia del acero. Sin embargo, para obtener el efecto, es preferible que contenga Cu: 0,01% o más, Ni: 0,01% o más y B: 0,0005% o más. En un caso en que las cantidades son iguales a o menores que los valores descritos antes, el efecto de endurecimiento que refuerza el acero es pequeño. Por otro lado, incluso cuando se añaden Cu: más que 1,00%, Ni: más que 1,00% y B: más que 0,0020%, el efecto de aumento de la resistencia se satura, y existe preocupación de que pueda degradarse la ductilidad.
En un caso en que el acero contenga B, Mo, Cr, V, Ti, Nb, Ni, Cu, Ca y REM, están contenidos uno o más elementos. El resto del acero está compuesto de Fe e impurezas inevitables. Elementos distintos de los elementos descritos antes (por ejemplo, Sn, As y similares) pueden estar adicionalmente contenidos como impurezas inevitables siempre que los elementos no afecten negativamente a sus características. Además, cuando están contenidos B, Mo, Cr, V, Ti, Nb, Ni, Cu, Ca y REM en cantidades que son menores que los límites inferiores antes descritos, los elementos se tratan como impurezas inevitables.
Además, en el acero estampado en caliente para el cual se usa chapa de acero laminada en frío para estampado en caliente de acuerdo con la forma de realización, como se ilustra en la FIG. 1, cuando la cantidad de C (% en masa), la cantidad de Si (% en masa) y la cantidad de Mn (% en masa) están representadas por [C], [Si] y [Mn] respectivamente, es importante satisfacer una expresión (A) siguiente.
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Para satisfacer una condición de TS x A > 50000MPa%, se satisface preferiblemente la expresión A anterior. Cuando el valor de (5 x [Si] + [Mn])/[C] es 11 o menos, no es posible obtener una capacidad de ensanchamiento de orificios suficiente. Esto se debe a que, cuando la cantidad de C es grande, la dureza de una fase dura se vuelve demasiado alta, una diferencia de dureza (relación de la dureza) entre la fase dura y una fase blanda se vuelve elevada y, por tanto, se deteriora el valor A, y, cuando la cantidad de Si o la cantidad de Mn es pequeña, TS se vuelve baja. Respecto al valor de (5 x [Si] + [Mn])/[C], puesto que el valor no cambia incluso después de estampado en caliente como se ha descrito antes, la expresión se satisface preferiblemente durante una producción de la chapa de metal.
En general, es la martensita y no la ferrita la que domina la conformabilidad (capacidad de ensanchamiento de orificios) en un acero de fase doble (acero FD). Como resultado de intensos estudios por los autores de la invención relacionados con la dureza de martensita, se aclaró que, cuando la diferencia de dureza (la relación de la dureza) de la martensita entre una parte de la superficie de un espesor de la chapa y una parte central del espesor de la chapa, y la distribución de dureza de la martensita en la parte central del espesor de la chapa están en un estado predeterminado en una fase de antes del estampado en caliente (antes de calentar para llevar a cabo el templado en un proceso de estampado en caliente), el estado casi se mantiene incluso después de estampado en caliente como se ilustra en las FIGS. 2A y 2B, y la conformabilidad tal como el alargamiento o la capacidad de ensanchamiento de orificios se vuelven favorables. Esto se considera que se debe a que la distribución de dureza de la martensita formada antes del estampado en caliente todavía tiene un efecto significativo incluso después del estampado en caliente, y los elementos aleantes concentrados en la parte central del espesor de la chapa todavía mantienen un estado de estar concentrados en la parte central del espesor de la chapa incluso después del estampado en caliente. Es decir, en la chapa de acero antes de estampado en caliente, en un caso en el que la relación de dureza entre la martensita en la parte de la superficie del espesor de la chapa y la martensita en la parte central del espesor de la chapa es grande, o una varianza de la dureza de la martensita es grande, se presenta la misma tendencia incluso después del estampado en caliente. Como se ilustra en las FIGS. 2A y 2B, la relación de dureza entre la parte de la superficie del espesor de la chapa y la parte central del espesor de la chapa en la chapa de acero laminada en frío para estampado en caliente para el acero estampado en caliente de acuerdo con la forma de realización antes del estampado en caliente y la relación de dureza entre la parte de la superficie del espesor de la chapa y la parte central del espesor de la chapa en el acero estampado en caliente, para el cual se usa la chapa de acero laminada en frío para estampado en caliente de acuerdo con la forma de realización, son casi iguales. Además, de forma similar, la varianza de la dureza de la martensita en la parte central del espesor de la chapa en la chapa de acero laminada en frío para estampado en caliente para el acero estampado en caliente de acuerdo con la forma de realización antes del estampado en caliente y la varianza de la dureza de la martensita en la parte central del espesor de la chapa en el acero estampado en caliente, para el cual se usa la chapa de acero laminada en frío para estampado en caliente de acuerdo con la forma de realización, son casi iguales. Por tanto, la conformabilidad de la chapa de acero laminada en frío para un estampado en caliente para el acero estampado en caliente de acuerdo con la forma de realización es igualmente excelente a la conformabilidad del acero estampado en caliente para el cual se usa la chapa de acero laminada en frío para estampado en caliente de acuerdo con la forma de realización.
Además, respecto a la dureza de la martensita medida con un nanoindentador fabricado por Hysitron Corporation a un aumento de 1000 veces, los autores de la invención encontraron que una expresión (B) siguiente y una expresión (C) siguiente ((H) y (I) también) que se satisfacen son ventajosas para la conformabilidad del acero estampado en caliente. Aquí “H1” es la dureza promedio de la martensita en la parte de la superficie del espesor de la chapa que está en un área que tiene una anchura de 200 pm en una dirección del espesor desde una capa más externa de la chapa de acero en la dirección del espesor en el acero estampado en caliente, “H2” es la dureza promedio de la martensita en un área que tiene una anchura de ±100 pm en la dirección del espesor desde la parte central del espesor de la chapa en la parte central del espesor de la chapa en el acero estampado en caliente, y “aHM” es la varianza del espesor de la martensita en un área que tiene una anchura de ±100 pm en la dirección del espesor desde la parte central del espesor de la chapa en el acero estampado en caliente. Además, “H10” es la dureza de la martensita en la parte de la superficie del espesor de la chapa en la chapa de acero laminada en frío para estampado en caliente antes del estampado en caliente, “H20” es la dureza de la martensita en la parte central del espesor de la chapa, es decir, en un área que tiene una anchura de 200 pm en la dirección del espesor en un centro del espesor de la chapa en la chapa de acero laminada en frío para estampado en caliente antes del estampado en caliente, y “aHM0” es la varianza de la dureza de la martensita en la parte central del espesor de la chapa en chapa de acero laminada en frío para estampado en caliente antes del estampado en caliente. Los valores de H1, H10, H2, H20, aHM y aHM0 se obtienen, respectivamente, a partir de medidas en 300 puntos para cada una. Un área que tiene una anchura de ±100 pm en la dirección del espesor desde la parte central del espesor de la chapa se refiere a un área que tiene un centro en el centro del espesor de la chapa y que tiene una dimensión de 200 pm en la dirección del espesor.
H2/H1 < 1,10 (B)
aHM < 20 (C)
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aHM0 < 20 (I)
Además, aquí, la varianza es un valor obtenido usando una expresión (K) siguiente, e indica una distribución de la dureza de la martensita.
[Expresión I]
qHM^ ^ ' (xpromedio~xi) i=1
xpromedio representa el valor promedio de la dureza, y xi representa una dureza iésima.
Un valor de H2/H1 de 1,0 o más representa que la dureza de la martensita en la parte central del espesor de la chapa es 1,10 o más veces la dureza de la martensita en la parte de la superficie del espesor de la chapa, y, en este caso, aHM se vuelve 20 o más incluso después de estampado en caliente como se ilustra en la FIG. 2A. Cuando el valor de H2/H1 es 1,10 o más, la dureza de la parte central del espesor de la chapa se vuelve demasiado alta, TS * A se vuelve menor que 5000MPa% como se ilustra en la FIG. 2B, y no puede obtenerse una conformabilidad suficiente tanto antes del templado (es decir, antes del estampado en caliente) como después del templado (es decir, después del estampado en caliente). Además, en teoría, hay un caso en el que el límite inferior de H2/H1 se vuelve del mismo valor en la parte central del espesor de la chapa y en la parte de la superficie del espesor de la chapa a no ser que se lleve a cabo un tratamiento térmico especial; sin embargo, en un proceso de producción real, cuando se considera la productividad, el límite inferior es, por ejemplo, hasta aproximadamente 1,005. Lo que se ha descrito antes relativo al valor de H2/H1 también se aplicará de forma similar al valor de H20/H10.
Además, la varianza aHM que es 20 o más incluso después de estampado en caliente indica que una dispersión de la dureza de la martensita es grande, y existen partes en las que la dureza es localmente demasiado alta. En este caso, TS * A se vuelve menor que 50000MPa% como se ilustra en la FIG. 2B, y no puede obtenerse una conformabilidad suficiente del acero estampado en caliente. Lo que se ha descrito antes respecto al valor de la aHM también se aplicará de forma similar al valor de la aHM0.
En el acero estampado en caliente de acuerdo con la forma de realización, la fracción de área de la ferrita en una estructura metalográfica después de estampado en caliente es 40% a 90%. Cuando la fracción de área de la ferrita es menor que 40%, no puede obtenerse un alargamiento suficiente o una capacidad de ensanchamiento de orificios suficiente. Por otro lado, cuando la fracción de área de la ferrita supera 90%, la martensita se vuelve insuficiente, y no puede obtenerse una resistencia suficiente. Por tanto, la fracción de área de la ferrita en el acero estampado en caliente se fija en 40% a 90%. Además, la estructura metalográfica del acero estampado en caliente también incluye la martensita, una fracción de área de la martensita es 10% a 60%, y un total de la fracción de área de la ferrita y la fracción de área de la martensita es 60% o más. Todas las partes o las partes principales de la estructura metalográfica del acero estampado en caliente están ocupadas por la ferrita y la martensita, y además, una o más de una perlita, una bainita como resto y una austenita retenida pueden estar incluidas en la estructura metalográfica. Sin embargo, cuando la austenita retenida permanece en la estructura metalográfica, una fragilidad en el trabajo secundaria y una característica de fractura retardada es probable que se degraden. Por tanto, es preferible que la austenita retenida no está sustancialmente incluida; sin embargo, inevitablemente, puede estar incluida 5% o menos de la austenita retenida en una relación en volumen. Puesto que la perlita es una estructura dura y frágil, es preferible no incluir la perlita en la estructura metalográfica; sin embargo, inevitablemente, puede estar incluida hasta 10% de la perlita en una fracción de área. Además, la cantidad de la bainita como resto es preferiblemente 40% o menos en una fracción de área con respecto a una región que excluye la ferrita y la martensita. Aquí, las estructuras metalográficas de la ferrita, la bainita como resto y la perlita se observaron mediante ataque químico con Nital, y la estructura metalográfica de la martensita se observó mediante ataque químico con Le Pera. En ambos casos, 1/4 parte del espesor de la chapa se observó a un aumento de 1000 veces. La relación de volumen de la austenita retenida se midió con un aparato de difracción de rayos X después de pulir la chapa de acero hasta 1/4 parte del espesor de la chapa. 1/4 parte del espesor de la chapa se refiere a 1/4 parte del espesor de la chapa de acero alejada de la superficie de la chapa de acero en una dirección del espesor de la chapa de acero en la chapa de acero.
En la forma de realización, la dureza de la martensita medida a un aumento de 1000 veces está especificada usando un nanoindentador. Puesto que una indentación formada en una prueba convencional de dureza Vickers es mayor que la martensita, de acuerdo con la prueba de Vickers, aunque puede obtenerse una dureza macroscópica de la martensita y estructuras periféricas de la misma (ferrita y similares), no es posible obtener la dureza de la propia martensita. Puesto que la conformabilidad (capacidad de ensanchamiento de orificios) puede obtenerse, no es posible obtener la dureza de la propia martensita. Puesto que la conformabilidad (capacidad de ensanchamiento de orificios) está afectada de forma significativa por la dureza de la propia martensita, es difícil evaluar suficientemente la conformabilidad únicamente con una dureza Vickers. Por el contrario, en la forma de realización, puesto que se proporciona una relación apropiada de la dureza de la martensita en el acero estampado en caliente, es posible obtener una conformabilidad extremadamente favorable.
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Además, en la chapa de acero laminada en frío para estampado en caliente antes del estampado en caliente y el acero estampado en caliente, como un resultado de observar MnS en una posición de 1/4 del espesor de la chapa y en la parte central del espesor de la chapa, se encontró que es preferible que una fracción del área del MnS que tiene un diámetro de círculo equivalente de 0,1 pm a 10 pm sea 0,01% o menos, y, como se ilustra en la FIG. 3, se satisfaga una expresión (D) siguiente (también la (J)) con el fin de satisfacer de forma favorable y estable la condición de TS * A > 50000MPa%. Cuando el MnS que tiene un diámetro de círculo equivalente de 0,1 pm o más existe durante una prueba de capacidad de ensanchamiento de orificios, puesto que la tensión se concentra en la vecindad de los mismos, es probable que se produzcan grietas. Una razón para no contar con MnS que tiene un diámetro de círculo equivalente menor de 0,1 pm es que el efecto de la concentración de tensiones es pequeño. Además, una razón para contar con MnS que tiene el diámetro de círculo equivalente de más de 10 pm es que, el MnS que tiene el tamaño de grano descrito antes está incluido en la chapa de acero, el tamaño de grano es demasiado grande, y la chapa de acero se vuelve no adecuada para el trabajo. Además, cuando la fracción del área del MnS que tiene el diámetro de círculo equivalente de 0,1 pm a 10 pm supera 0,01%, puesto que es fácil que se propaguen grietas finas generadas debido a la concentración de tensiones, la capacidad de ensanchamiento de orificios se deteriora aún más, y hay un caso en el que la condición de TS * A > 50000MPa% no se satisface. Aquí, “n1” y “n10” son densidades en número del MnS que tiene un diámetro de círculo equivalente de 0,1 pm a 10 pm en la 1/4 parte del espesor de la chapa en el acero estampado en caliente y la chapa de acero laminada en frío antes del estampado en caliente, respectivamente, y “n2” y “n20” son densidades en número del MnS que tiene el diámetro de círculo equivalente de 0,1 pm a 10 pm en la parte central del espesor de la chapa en el acero estampado en caliente y en la chapa de acero laminada en frío antes del estampado en caliente, respectivamente.
n2/n1 < 1,5
(D)
n20/n10 < 1,5
(J)
Estas relaciones son todas idénticas a la de la chapa de acero antes del estampado en caliente, la chapa de acero después del estampado en caliente, y el acero estampado en caliente.
Cuando la fracción del área del MnS que tiene el diámetro de círculo equivalente de 0,1 pm a 10 pm es más de 0,01% después del estampado en caliente, la conformabilidad es probable que se degrade. El límite inferior de la fracción del área del MnS no está especificado particularmente, sin embargo, 0,0001% o más del MnS está presente debido a un método de medida descrito más adelante, una limitación de un aumento y un campo visual, y una cantidad original de Mn o de S. Además, un valor de n2/n1 (o n20/n10) que es 1,5 o más representa que una densidad en número del MnS que tiene el diámetro de círculo equivalente de 0,1 pm a 10 pm en la parte central del espesor de la chapa del acero estampado en caliente (o de la chapa de acero laminada en frío para estampado en caliente antes del estampado en caliente) es 1,5 o más veces la densidad en número del MnS que tiene el diámetro de círculo equivalente de 0,1 pm a 10 pm en la 1/4 parte del espesor de la chapa del acero estampado en caliente (o de la chapa de acero laminada en frío para estampado en caliente antes del estampado en caliente). En este caso, es probable que la conformabilidad se degrade debido a una segregación del MnS en la parte central del espesor de la chapa del acero estampado en caliente (o de la chapa de acero laminada en frío para estampado en caliente antes del estampado en caliente). En la forma de realización, el diámetro de círculo equivalente y la densidad en número del MnS que tiene el diámetro de círculo equivalente de 0,1 pm a 10 pm se midieron con un microscopio electrónico de barrido por emisión de campo (Fe-SEM) fabricado por JEOL Ltd. En una medición, el aumento fue 1000 veces, y el área de medición del campo visual se fijó en 0,12 * 0,09 mm2 (= 10800 pm2“ 10000 pm2). Se observaron diez campos visuales en la 1/4 parte del espesor de la chapa, y se observaron diez campos visuales en la parte central del espesor de la chapa. La fracción del área del MnS que tiene el diámetro de círculo equivalente de 0,1 pm a 10 pm se calculó con un programa de análisis de partículas. En el acero estampado en caliente para el cual se usa la chapa de acero laminada en frío para estampado en caliente de acuerdo con la forma de realización, la forma (configuración y número) del MnS formado antes del estampado en caliente es la misma antes y después del estampado en caliente. La FIG. 3 es una vista que ilustra una relación entre un n2/n1 y TS * A después de estampado en caliente y una relación entre un n20/n10 y TS * A antes del estampado en caliente, y de acuerdo con la FIG. 3, la n20/n10 de la chapa de acero laminada en frío antes del estampado en caliente y la n2/n1 del acero estampado en caliente son casi iguales. Esto se debe a que la forma del MnS generalmente no cambia a una temperatura de calentamiento de un estampado en caliente.
Cuando el estampado en caliente se lleva a cabo en la chapa de acero que tiene la configuración antes descrita, es posible conseguir una resistencia a la tracción de 500 Mpa a 1500 MPa, y se obtiene un efecto significativo de mejora de la conformabilidad en el acero estampado en caliente que tiene la resistencia a la tracción de aproximadamente 550 MPa a 1200 MPa.
Además, se prefiere formar un galvanizado, un galvanizado y recocido, un electrogalvanizado o un aluminizado sobre una superficie del acero estampado en caliente para el cual se usa una chapa de acero laminada en frío para estampado en caliente de acuerdo con la forma de realización en términos de prevención de la oxidación. La formación de los recubrimientos electrolíticos antes descritos no afecta a los efectos de la forma de realización. Los recubrimientos electrolíticos antes descritos pueden llevarse a cabo con un método bien conocido.
En lo sucesivo, se describirá un método para producir el acero estampado en caliente para el cual se usa la chapa
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de acero laminada en frío (o una chapa de acero lOaminada en frío, una chapa de acero laminada en frío galvanizada, una chapa de acero laminada en frío galvanizada y recocida, una chapa de acero laminada en frío electrogalvanizada y una chapa de acero laminada en frío aluminizada) para estampado en caliente de acuerdo con la forma de realización.
Cuando se produce el acero estampado en caliente para el cual se usa la chapa de acero laminada en frío para estampado en caliente de acuerdo con la forma de realización, como una condición habitual, un acero fundido procedente de un proceso de fusión en un convertidor, se cuela de forma constante, produciendo de este modo un desbaste. En la colada continua, cuando la velocidad de colada es rápida, un precipitado de Ti y similares se vuelve demasiado fino, y cuando la velocidad de colada es baja, se deteriora la productividad y, por consiguiente, una estructura metalográfica del precipitado antes descrito se engrosa y el número de partículas en la estructura metalográfica disminuye, y así, se da el caso de que no pueden controlarse otras características tales como una fractura retardada. Por tanto, la velocidad de colada es deseablemente 1,0 m/minuto a 2,5 m/minuto.
El desbaste después de la colada puede someterse a un laminado en caliente tal cual está. De forma alternativa, en un caso en el que el desbaste después de enfriarse se haya enfriado hasta menos de 1100°C, es posible volver a calentar el desbaste después de enfriar hasta 1100°C a 1300°C en un horno de túnel o similar y someter el desbaste a laminado en caliente. Cuando una temperatura de desbaste es menor que 1100°C, es difícil garantizar una temperatura de acabado en el laminado en caliente, lo que causa una degradación en el alargamiento. Además, en el acero estampado en caliente para el cual se usa una chapa de acero para estampado en caliente a la cual se añaden Ti y Nb, puesto que una disolución del precipitado se vuelve insuficiente durante el calentamiento, lo que causa una disminución en la resistencia. Por otro lado, cuando la temperatura de calentamiento es mayor que 1300°C, una generación de oxidación se vuelve elevada, y hay un caso en el que no es posible hacer favorable una propiedad de la superficie del acero estampado en caliente para el cual se usa la chapa de acero laminada en frío para estampado en caliente.
Además, para reducir la fracción del área del MnS que tiene el diámetro de círculo equivalente de 0,1 pm a 10 pm, cuando la cantidad de Mn y la cantidad de S en el acero están representadas respectivamente por [Mn] y [S] en % en masa, se prefiere una la temperatura T (°C) de calentamiento en horno antes de llevar a cabo el laminado en caliente, un tiempo en horno t (minutos), [Mn] y [S] satisfagan la siguiente expresión (G) como se ilustra en la FIG. 6.
T x ln(t)/(1,7 x [Mn] + [S]) > 1500 (G)
Cuando T x ln(t)/(1,7 x [Mn] + [S]) es igual o menor que 1500, la fracción del área del MnS que tiene el diámetro de círculo equivalente de 0,1 pm a 10 pm se hace grande, y hay un caso en el que una diferencia entre la densidad en número del MnS que tiene el diámetro de círculo equivalente de 0,1 pm a 10 pm en la 1/4 parte del espesor de la chapa y la densidad en número del MnS que tiene el diámetro de círculo equivalente de 0,1 pm a 10 pm en la parte central del espesor de la chapa se hace grande. La temperatura del horno de calentamiento antes de llevar a cabo el laminado en caliente se refiere a una temperatura de extracción en el lado de salida del horno de calentamiento, y el tiempo en horno se refiere a un tiempo que pasa desde una inserción del desbaste en el horno de calentamiento caliente hasta una extracción del desbaste del horno de calentamiento. Puesto que MnS no cambia incluso después de estampado en caliente como se ha descrito antes, se prefiere que satisfaga la expresión (G) en un proceso de calentamiento antes del laminado en caliente.
A continuación, el laminado en caliente se lleva a cabo de acuerdo con un método convencional. En este punto, es deseable llevar a cabo el laminado en caliente sobre el desbaste a la temperatura de acabado (la temperatura final del laminado en caliente) que se fija en un intervalo de una temperatura Ar3 hasta 970°C. Cuando la temperatura de acabado es menor que la temperatura Ar3, el laminado en caliente se convierte en un laminado en la región bifásica a(a + y) (laminado en región bifásica de la ferrita + la martensita), y hay preocupación de que pueda degradarse el alargamiento. Por otro lado, cuando la temperatura de acabado supera 970°C, un tamaño de grano de austenita se engrosa, y la fracción de la ferrita se hace más pequeña, y así, hay preocupación de que pueda degradarse el alargamiento. Una instalación de laminado en caliente puede tener una pluralidad de estaciones.
Aquí, la temperatura Ar3 se estimó desde un punto de inflexión de una longitud de una probeta de prueba llevando a cabo una prueba Formastor.
Después del laminado en caliente, el acero se enfría a una velocidad de enfriamiento promedio de 20°C/segundo hasta 500°C/segundo, y se bobina a una temperatura de bobinado predeterminada CT. En el caso en el que la velocidad de enfriamiento promedio sea menor que 20°C/segundo, es probable que se forme la perlita que causa la degradación de la ductilidad. Por otro lado, un límite superior de la velocidad de enfriamiento no se especifica particularmente y se fija en aproximadamente 500°C/segundo en consideración de una especificación de la instalación, pero no está limitado a esta.
Después del bobinado, se lleva a cabo un decapado y se lleva a cabo laminado en frío. En este punto, para obtener un intervalo que satisfaga la expresión (C) antes descrita como se ilustra en la FIG. 4, el laminado en frío se lleva a cabo bajo una condición en la que se satisface la expresión (E) siguiente. Cuando además se satisfacen las condiciones para el recocido, enfriamiento y similares descritas a continuación después del laminado antes descrito,
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se garantiza TS * A > 50000 MPa% en la chapa de acero laminada en frío para estampado en caliente antes del estampado en caliente y/o el acero estampado en caliente. Desde el punto de vista de la productividad, el laminado en frío se lleva a cabo deseablemente con un conjunto de laminadores en el que están dispuestos en línea una pluralidad de laminadores, y la chapa de acero se lamina de forma continua en una única dirección, obteniendo de este modo un espesor predeterminado.
1,5 * r1/r + 1,2 * r2/r + r3/r > 1,0 (E)
Aquí, “ri” representa una reducción por laminado en frío objetivo (%) individual en la iésima estación (i = 1, 2, 3) desde una estación más alta en el laminado en frío, y “r” representa una reducción por laminado en frío total (%) en el laminado en frío. La reducción por laminado en frío total es una reducción denominada acumulativa, y en base al espesor de la chapa en la entrada de una primera estación, es un porcentaje de la reducción acumulada (una diferencia entre el espesor de la chapa en la entrada antes de un primera pasada y el espesor de la chapa en la salida después de una pasada final) con respecto a la base antes descrita.
Cuando se lleva a cabo el laminado en frío se lleva a cabo bajo las condiciones en las que se satisface la expresión (E), es posible dividir suficientemente la perlita en el horno de laminado en frío cuando existe perlita grande antes del laminado en frío. Como resultado, es posible quemar la perlita o suprimir la fracción del área de la perlita hasta un mínimo mediante el recocido llevado a cabo después del laminado en frío, y por tanto, resulta fácil obtener una estructura en la que se satisfaga una expresión (B) y una expresión (C). Por otro lado, en el caso de que no se satisfaga la expresión (E), las reducciones por laminado en frío en las estaciones corriente arriba no son suficientes, la perlita grande es probable que permanezca, y no es posible formar una martensita deseada en el recocido posterior. Además, los autores de la invención encontraron que, cuando se satisface la expresión (E), se mantiene una forma obtenida de la estructura de martensita después del recocido en casi el mismo estado incluso después de llevar a cabo el estampado en caliente, y por tanto, el acero estampado en caliente para el cual se usa la chapa de acero laminada en frío para estampado en caliente de acuerdo con la forma de realización se vuelve ventajoso en términos de alargamiento o de capacidad de ensanchamiento de orificios incluso después de estampado en caliente. En un caso en el que el acero estampado en caliente para el cual se usa la chapa de acero laminada en frío para estampado en caliente de acuerdo con la forma de realización se caliente hasta la región bifásica en el estampado en caliente, una fase dura que incluye la martensita antes del estampado en caliente se convierte en una estructura de austenita, y la ferrita antes del estampado en caliente permanece como tal. El carbono (C) en la austenita no se mueve a la ferrita periférica. Después de esto, cuando se enfría, la austenita se convierte en una fase dura que incluye la martensita. Es decir, cuando se satisface la expresión (E) y la H2/H1 (o H20/H10) está en un intervalo predeterminado, la H2/H1 se mantiene incluso después de estampado en caliente y el acero estampado en caliente se hace excelente en términos de conformabilidad.
En la forma de realización, r, r1, r2 y r3 son las reducciones por laminado en frío objetivo. En general, el laminado en frío se lleva a cabo mientras se controla la reducción por laminado en frío objetivo y una reducción por laminado en frío real lleva sustancialmente al mismo valor. No se prefiere llevar a cabo el laminado en frío en un estado en el que la reducción por laminado en frío real se hace innecesariamente diferente de la reducción por laminado en frío objetivo. Sin embargo, en un caso en el que hay una gran diferencia entre una reducción por laminado en frío objetivo y una reducción por laminado en frío real, es posible considerar que la forma de realización se lleva a cabo cuando la reducción por laminado en frío real satisface la expresión (E). Además, la reducción por laminado en frío real está preferiblemente dentro de ±10% de la reducción por laminado en frío.
Después del laminado en frío, se provoca una recristalización en la chapa de acero llevando a cabo el recocido. El recocido forma una martensita deseada. Además, con respecto a la temperatura de recocido, se prefiere llevar a cabo el recocido calentando la chapa de acero hasta 700°C a 850°C, y enfriar la chapa de acero hasta una temperatura ambiente o una temperatura a la cual se lleva a cabo un tratamiento de la superficie tal como el galvanizado. Cuando el recocido se lleva a cabo en el intervalo antes descrito, es posible garantizar de forma estable una fracción de área predeterminada de la ferrita y una fracción de área predeterminada de la martensita, para fijar de forma estable un total de la fracción de área de la ferrita y la fracción de área de la martensita hasta 60% o más, y contribuir a una mejora de TS * A. Otras condiciones de temperatura de recocido no se especifican de forma particular, pero un tiempo de mantenimiento de 700°C a 850°C es preferiblemente 1 segundo o más siempre que la productividad no se vea afectada para obtener de forma fiable una estructura predeterminada, y también es preferible determinar de forma apropiada una velocidad de aumento de temperatura en un intervalo de 1°C/segundo hasta un límite superior de la capacidad de la instalación, o para determinar de forma apropiada la velocidad de enfriamiento en un intervalo de 1°C/segundo hasta un límite superior de la capacidad de la instalación. En un proceso de endurecimiento por laminado en frío, el endurecimiento por laminado en frío se lleva a cabo con un método convencional. Una relación de alargamiento del endurecimiento por laminado en frío es, generalmente, aproximadamente 0,2% a 5%, y se prefiere en un intervalo en el que se evita un alargamiento en el punto de fluencia y la forma de la chapa de acero puede corregirse.
En una condición todavía más preferible de la forma de realización, cuando la cantidad de C (% en masa), la cantidad de Mn (% en masa), la cantidad de Si (% en masa) y la cantidad de Mo (% en masa) del acero están representadas por [C], [Mn], [Si] y [Mo] respectivamente, respecto a la temperatura de bobinado CT, es preferible satisfacer una expresión (F) siguiente.
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Como se ilustra en la FIG. 5A, cuando la temperatura de bobinado CT es menor que “560 - 474 x [C] - 90 x [Mn] - 20 x [Cr] - 20 x [Mo]”, la martensita se forma en exceso, la chapa de acero se hace demasiado dura y hay un caso en el que el laminado en frío posterior se hace difícil. Por otro lado, como se ilustra en la FIG. 5B, cuando la temperatura de bobinado CT supera “830 - 270 x [C] - 90 x [Mn] - 70 x [Cr] - 80 x [Mo]”, es probable que se forme una estructura en bandas de la ferrita y la perlita, y además, es probable que aumente una fracción de la perlita en la parte central del espesor de la chapa. Por tanto, la uniformidad de la distribución de la martensita formada en el recocido posterior se degrada, y se hace difícil satisfacer la expresión (C) antes descrita. Además, se da un caso en el que resulta difícil formar la martensita en una cantidad suficiente.
Cuando se satisface la expresión (F), la ferrita y la fase dura tienen una forma de distribución ideal antes del estampado en caliente como se ha descrito antes. En este caso, cuando se lleva a cabo un calentamiento en la región bifásica en el estampado en caliente, la forma de distribución se mantiene como se ha descrito antes. Si es posible garantizar de forma más fiable la estructura metalográfica antes descrita satisfaciendo la expresión (F), la estructura metalográfica se mantiene incluso después de estampado en caliente, y el acero estampado en caliente se vuelve excelente en términos de conformabilidad.
Además, para mejorar la capacidad para prevenir la oxidación, también es preferible incluir un proceso de galvanizado en el que se forma un galvanizado entre un proceso de recocido y el proceso de endurecimiento por laminado en frío, y formar el galvanizado sobre una superficie de la chapa de acero laminada en frío. Además, también se prefiere incluir un proceso aleante en el que se lleve a cabo un tratamiento aleante después del galvanizado. En un caso en el que se lleve a cabo un tratamiento aleante, puede llevarse a cabo adicionalmente sobre la superficie un tratamiento en el que una superficie galvanizada y recocida se pone en contacto con una sustancia que oxida una superficie de la chapa tal como vapor de agua, engrosando de este modo una película oxidada.
También se prefiere incluir, por ejemplo, un proceso de electrogalvanizado en el que se forma un electrogalvanizado después del proceso de endurecimiento por laminado en frío además del galvanizado y el galvanizado y posterior recocido y formar un electrogalvanizado sobre la superficie de la chapa de acero laminada en frío. Además, también se prefiere incluir, en lugar del galvanizado, un proceso de aluminizado en el que se forma un aluminizado entre el proceso de recocido y el proceso de endurecimiento por laminado en frío, y formar el aluminizado sobre la superficie de la chapa de acero laminada en frío. El aluminizado es por lo general un aluminizado por inmersión en caliente, que se prefiere.
Después de una serie de los tratamientos antes descritos, el estampado en caliente se lleva a cabo calentando la chapa de acero hasta 700°C a 1000°C. En el proceso de estampado en caliente, el estampado en caliente se lleva a cabo deseablemente, por ejemplo, bajo las siguientes condiciones. Primero, se calienta la chapa de acero hasta 700°C a 1000°C a la velocidad de aumento de temperatura de 5°C/segundo a 500°C/segundo, y el estampado en caliente (un proceso de estampado en caliente) se lleva a cabo después del tiempo de mantenimiento de 1 segundo a 120 segundos. Para mejorar la conformabilidad, la temperatura de calentamiento es preferiblemente una temperatura Ac3 o menor. La temperatura Ac3 se estimó a partir del punto de inflexión de la longitud de la probeta de prueba después de llevar a cabo la prueba en Formastor. A continuación, la chapa de acero se enfría, por ejemplo, hasta la temperatura ambiente a 300°C a la velocidad de enfriamiento de 10°C/segundo a 1000°C/segundo (templado en el estampado en caliente).
Cuando la temperatura de calentamiento en el proceso de estampado en caliente es menor que 700°C, el templado no es suficiente y, por consiguiente, no puede garantizarse la resistencia, lo cual no es preferible. Cuando la temperatura de calentamiento es mayor que 1000°C, la chapa de acero se vuelve demasiado blanda y, en un caso en el que se forma sobre la superficie de la chapa de acero, y la chapa, un recubrimiento electrolítico, en particular un recubrimiento electrolítico de cinc, existe una preocupación de que pueda evaporarse el cinc y quemarse, lo cual no es preferible. Por tanto, la temperatura de calentamiento en el estampado en caliente es 700°C a 1000°C. Cuando la velocidad de aumento de temperatura es menor que 5°C/segundo, puesto que es difícil controlar el calentamiento en el estampado en caliente, y la productividad se degrada de forma significativa, se prefiere llevar a cabo el calentamiento a la velocidad de aumento de temperatura de 5°C/segundo o más. Por otro lado, un límite superior de la velocidad de aumento de temperatura de 500°C/segundo depende de la capacidad de calentamiento actual, pero no es necesario limitarlo a la misma. A la velocidad de enfriamiento menor de 10°C/segundo, dado que el control de la velocidad del enfriamiento después del proceso de estampado en caliente es difícil, y la productividad también se degrada de forma significativa, se prefiere llevar a cabo el enfriamiento a la velocidad de enfriamiento de 10°C/segundo o más. Un límite superior de la velocidad de enfriamiento de 1000°C/segundo depende de la capacidad de enfriamiento actual, pero no es necesario limitarlo a la misma. Una razón para fijar un tiempo hasta el estampado en caliente después de un aumento en la temperatura hasta 1 segundo o más es una capacidad de control de proceso actual (un límite inferior de la capacidad de la instalación), y una razón para fijar el tiempo hasta el estampado en caliente después del aumento de temperatura hasta 120 segundos o menos es evitar la evaporación del cinc o similar en un caso en el que el galvanizado o similar se forme sobre la superficie de la chapa de acero. Una razón para fijar la temperatura de enfriamiento hasta la temperatura ambiente a 300°C es garantizar suficientemente la martensita y garantizar la resistencia del acero estampado en caliente.
La FIG. 8 es un diagrama de flujos que ilustra el método para producir el acero estampado en caliente para el cual se usa una chapa de acero laminada en frío para estampado en caliente de acuerdo con la forma de realización de la presente invención. Los signos de referencia S1 a S13 en el dibujo corresponden respectivamente a procesos individuales descritos antes.
5 En el acero estampado en caliente de la forma de realización, se satisfacen la expresión (B) y la expresión (C) incluso después de llevar a cabo el estampado en caliente bajo las condiciones antes descritas. Además, por consiguiente, es posible satisfacer la condición de TS * A 500o0MPa % incluso después de llevar a cabo el estampado en caliente.
Como se ha descrito antes, cuando se satisfacen las condiciones antes descritas, es posible fabricar el acero 10 estampado en caliente en el que la distribución de dureza o la estructura se mantienen incluso después del estampado en caliente, y por consiguiente, se garantiza la resistencia y puede obtenerse una capacidad de ensanchamiento de orificios más favorable.
Ejemplos
El acero que tiene una composición descrita en la Tabla 1 se coló continuamente a una velocidad de colado de 1,0 15 m/minuto a 2,5 m/minuto, se calentó un desbaste en un horno de calentamiento bajo unas condiciones mostradas en la Tabla 2 con un método convencional tal cual o después de enfriar el acero una vez, y se llevó a cabo un laminado en caliente a una temperatura de acabado de 910°C a 930°C, produciendo de este modo una chapa de acero laminada en caliente. Después de esto, la chapa de acero laminada en caliente se bobinó a una temperatura de bobinado CT descrita en la Tabla 1. Después de esto, se llevó a cabo el decapado de modo que se elimina el óxido 20 sobre una superficie de la chapa de acero, y se preparó un espesor de la chapa de 1,2 mm a 1,4 mm mediante laminado en frío. En este punto, se llevó a cabo el laminado en frío de modo que el valor de la expresión (E) se convierte en un valor descrito en la Tabla 5. Después del laminado en frío, se llevó a cabo el recocido en un horno de recocido continuo a una temperatura de recocido descrita en la Tabla 2. En una parte de las chapas de acero, se formó además un galvanizado en el medio del enfriamiento después de termodifusión en el horno de recocido 25 continuo, y luego se llevó a cabo un tratamiento aleante adicional en la parte de las chapas de acero, formando de este modo un galvanizado con posterior recocido. Además, se formó un electrogalvanizado o un aluminizado sobre la parte de las chapas de acero. Adicionalmente, se llevó a cabo un endurecimiento por laminado en frío a una relación de alargamiento de 1% de acuerdo con un método convencional. En este estado, se tomó una muestra para evaluar las cualidades del material y similares antes del estampado en caliente, y se llevó a cabo una prueba de 30 calidad del material o similar. Después de esto, para obtener un acero estampado en caliente que tiene una forma que se ilustra en la FIG. 7, se llevó a cabo estampado en caliente en el que la temperatura se aumentó a una velocidad de aumento de temperatura de 10°C/segundo a 100°C/segundo, la chapa de acero se mantuvo a una temperatura de calentamiento de 780°C durante 10 segundos, y se enfrió a una velocidad de enfriamiento de 100°C/segundo hasta 200°C o menos. Se cortó una muestra de una posición de la FIG. 7 en un acero estampado en 35 caliente obtenido, se llevaron a cabo la prueba de calidad del material y similar, y se obtuvieron la resistencia a la tracción (TS), el alargamiento (E1), la relación de ensanchamiento de orificios (A) y similares. Los resultados se describen en la Tabla 2, Tabla 3 (continuación de la Tabla 2), Tabla 4 y Tabla 5 (continuación de la Tabla 4). Las relaciones de ensanchamiento de orificios A en las tablas se obtuvieron a partir de la siguiente expresión (L).
A (%) = {(d' - d)/d} * 100 (L)
40 d': un diámetro de orificio cuando una grieta penetra el espesor de la chapa
d: un diámetro de orificio inicial
Además, respecto a los tipos de recubrimiento electrolítico en la Tabla 2, CR representa una chapa de acero laminada en frío sin revestimiento electrolítico, GI representa que se forma el galvanizado, GA representa que se forma el galvanizado y posterior recocido, EG representa que se forma el electrogalvanizado, y Al representa que se 45 forma el aluminizado.
Además, las determinaciones de G y B en las tablas tienen los siguientes significados.
G: se satisface una expresión de condición objetivo.
B: no se satisface la expresión de condición objetivo.
Además, puesto que la expresión (H), la expresión (I) y la expresión (J) son sustancialmente la misma que la 50 expresión (B), la expresión (C) y la expresión (D) respectivamente, en los encabezados de las tablas respectivas, la expresión (B), la expresión (C) y la expresión (D) se describen como representativas.
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IV AS AR AQ AP > o AN AM AL AK > c_ > AH AG AF > m AD > o AB AA N -< X s a —1 co 70 O “0 O s i- X c_ - □= o TI m O o co > Símbolo de referencia del tÍD0 de acero
JT1 O O 3 -p Ejemplo
0,135
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2,06
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0,025
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23,4
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Símbolo de referencia del tipo de acero
Símbolo de referencia de la prueba Temperatura de recocido (°C) Después de recocido y endurecimiento por laminado en frío y antes de estampado en caliente
TS (MPa)
EL (%) A (%) TS x EL TS x A Fracción de área de ferrita (%) Fracción de área de martensita (%) Fracción de área de ferrita+martensita (%) Fracción de área de austenita residual (%) Fracción de área de bainita (%) Fracción de área de perlita (%) Fracción de área de perlita antes de laminado en frío (%)
A
1 750 485 32,5 111 15763 53835 88 11 99 1 0 0 35
B
2 750 492 33,2 107 16334 52644 78 15 93 3 4 0 25
C
3 720 524 30,5 99 15982 51876 75 10 85 4 5 6 34
D
4 745 562 34,2 95 19220 53390 74 15 89 3 8 0 25
E
5 775 591 29,8 90 17612 53190 70 15 85 4 11 0 56
F
6 780 601 25,5 84 15326 50484 74 10 84 3 5 8 62
G
7 741 603 26,1 83 15738 50049 70 10 80 5 6 9 75
H
8 756 612 32,1 88 19645 53856 71 15 86 3 8 3 35
I
9 778 614 28,1 90 17253 55260 75 12 87 4 5 4 42
J
10 762 615 30,5 91 18758 55965 78 12 90 3 7 0 25
K
11 761 621 24,2 81 15028 50301 71 10 81 4 7 8 35
L
12 745 633 31,6 84 20003 53172 81 12 93 2 5 0 15
M
13 738 634 32,4 85 20542 53890 51 35 86 3 5 6 8
N
14 789 642 28,6 84 18361 53928 50 34 84 4 5 7 42
O
15 756 653 29,8 81 19459 52893 72 19 91 3 6 0 33
P
18 785 666 27,5 79 18315 52614 68 28 96 3 1 0 25
Q
17 777 671 26,5 80 17782 53680 52 41 93 3 4 0 34
R
16 746 684 21,5 80 14706 54720 51 35 86 4 10 0 52
S
19 789 712 24,1 74 17159 52688 48 38 86 4 10 0 46
T
20 785 745 28,5 71 21233 52895 44 41 85 3 12 0 18
U
21 746 781 20,2 69 15776 53889 41 42 83 5 12 0 22
W
22 845 812 17,4 65 14129 52780 45 39 84 4 12 0 15
X
23 800 988 17,5 55 17290 54340 42 46 88 2 5 5 45
Y
24 820 1012 17,4 54 17609 54648 41 41 82 2 16 0 42
Z
25 836 1252 13,5 45 16902 56340 41 48 89 2 9 0 10
Símbolo de referencia del tipo de acero
Símbolo de referencia de la prueba Temperatura de recocido (°C) Después de recocido y endurecimiento por laminado en frío y antes de estampado en caliente
TS (MPa)
EL (%) A (%) TS x EL TS x A Fracción de área de ferrita (%) Fracción de área de martensita (%) Fracción de área de ferrita+martensita (%) Fracción de área de austenita residual (%) Fracción de área de bainita (%) Fracción de área de perlita (%) Fracción de área de perlita antes de laminado en frío (%)
AA
26 794 625 24,4 72 15250 45000 59 10 69 2 16 13 27
AB
27 777 626 27,1 64 16965 40064 56 15 71 1 11 17 30
AC
28 754 594 28,0 78 16632 46332 58 12 70 2 14 14 24
AD
29 749 627 21,6 62 13543 38874 37 19 56 1 24 19 36
AE
30 783 627 24,9 71 15612 44517 66 10 76 2 10 12 21
AF
31 748 683 24,3 72 16597 49176 59 21 80 2 8 10 46
AG
32 766 632 28,6 58 18075 36656 69 20 89 2 9 0 25
AH
33 768 326 41,9 112 13659 36512 95 0 95 3 2 0 2
AI
34 781 1512 8,9 25 13457 37800 5 90 95 4 1 0 3
AJ
35 739 635 22,5 72 14288 45720 74 22 96 2 2 0 42
AK
36 789 625 31,2 55 19500 34375 75 22 97 2 1 0 15
AL
37 784 705 26,0 48 18330 33840 42 25 67 1 25 7 2
AM
38 746 795 15,6 36 12402 28620 30 52 82 3 10 5 14
AN
39 812 784 19,1 42 14974 32928 51 37 88 3 9 0 16
AO
40 826 602 30,5 35 18361 21070 68 21 89 4 7 0 22
AP
41 785 586 27,4 66 16056 38676 69 21 90 4 6 0 32
AQ
42 845 1254 7,5 25 9405 31350 11 68 79 4 11 6 22
AR
43 775 1480 9,6 26 14208 38480 12 69 81 3 16 0 5
AS
45 778 1152 12,0 42 13824 48384 41 35 76 0 23 1 5
AT
46 688 855 15,9 53 13595 45315 30 20 50 1 19 30 40
AU
47 893 1349 6,3 35 8499 47215 5 51 56 1 41 2 5
Símbolo de referencia del tipo de acero
Símbolo de referencia de la prueba Después de estampado en caliente
TS (MPa)
EL (%) A (%) TS x EL TS x A Fracción de área de ferrita (%) Fracción de área de martensita (%) Fracción de área de ferrita+martensita (%) Fracción de área de austenita residual (%) Fracción de área de bainita (%) Fracción de área de perlita (%) Tipo de revestimiento. electrolítico*)
A
1 445 41,2 125 18334 55625 87 11 98 1 0 1 CR
B
2 457 40,5 118 18509 53926 76 15 91 3 4 2 GA
C
3 532 35,2 101 18726 53732 75 10 85 1 5 9 GI
D
4 574 33,3 96 19114 55104 74 15 89 3 8 0 EG
E
5 591 30,9 86 18262 50826 69 15 84 1 11 4 AI
F
6 605 30,1 88 18211 53240 82 10 92 3 5 0 CR
G
7 611 30,8 87 18819 53157 75 15 90 1 6 3 CR
H
8 612 32,0 85 19584 52020 80 15 95 3 0 2 GA
I
9 785 25,3 65 19861 51025 56 15 71 4 23 2 GA
J
10 795 23,5 65 18683 51675 55 25 80 1 19 0 GA
K
11 815 23,5 71 19153 57865 50 32 82 1 17 0 GA
L
12 912 22,5 63 20520 57456 45 33 78 2 20 0 GI
M
13 975 20,6 60 20085 58500 50 41 91 3 5 1 GA
N
14 992 19,2 52 19046 51584 52 34 86 4 5 5 GA
O
15 1005 18,6 51 18693 51255 48 40 88 3 6 3 GI
P
16 1012 17,8 52 18014 52624 42 28 70 1 29 0 GA
Q
17 1023 18,2 50 18619 51150 46 41 87 3 4 6 GA
R
18 1031 18,0 55 18558 56705 51 35 86 4 10 0 CR
S
19 1042 20,5 48 21361 50016 52 38 90 4 0 6 GA
T
20 1125 18,5 48 20813 54000 41 41 82 3 12 3 GI
U
21 1185 16,0 45 18960 53325 42 42 84 1 12 3 EG
W
22 1201 15,6 46 18736 55246 43 39 82 4 12 2 GA
X
23 1224 14,9 41 18238 50184 41 46 87 2 10 1 AI
Y
24 1342 13,5 40 18117 53680 41 41 82 1 16 1 GA
Z
25 1482 12,5 40 18525 59280 41 48 89 1 9 1 CR
Símbolo de referencia del tipo de acero
Símbolo de referencia de la prueba Después de estampado en caliente
TS (MPa)
EL (%) A (%) TS x EL TS x A Fracción de área de ferrita (%) Fracción de área de martensita (%) Fracción de área de ferrita+martensita (%) Fracción de área de austenita residual (%) Fracción de área de bainita (%) Fracción de área de perlita (%) Tipo de revestimiento. electrolítico*)
AA
26 814 18,9 61 15385 49654 39 44 83 2 4 11 GA
AB
27 991 17,1 47 16946 46577 37 47 84 1 3 12 CR
AC
28 1004 16,5 47 16566 47188 36 44 80 2 7 11 GA
AD
29 1018 15,9 43 16186 43774 31 42 73 1 8 18 EG
AE
30 1018 16,3 48 16593 48864 43 40 83 2 3 12 GI
AF
31 1184 14,2 42 16813 49728 33 46 79 2 9 10 AI
AG
32 715 18,5 55 13228 39325 69 18 87 2 9 2 CR
AH
33 440 42,5 105 18700 46200 95 0 95 3 2 0 GA
AI
34 1812 8,5 26 15402 47112 5 90 95 4 1 0 GA
AJ
35 812 18,5 50 15022 40600 60 22 82 2 15 1 GA
AK
36 1012 17,2 41 17406 41492 55 42 97 2 1 0 GA
AL
37 1005 16,5 35 16583 35175 45 41 86 3 10 1 GI
AM
38 1002 15,0 41 15030 41082 45 41 86 3 10 1 GI
AN
39 1015 18,2 41 18473 41615 51 37 88 3 9 0 GI
AO
40 1111 17,0 36 18887 39996 50 30 80 4 7 9 GI
AP
41 566 31,0 71 17546 40186 48 40 88 4 6 2 EG
AQ
42 1312 11,1 31 14563 40672 11 68 79 4 11 6 AI
AR
43 1512 10,2 31 15422 46872 12 69 81 3 16 0 GA
AS
45 1242 10,0 39 12420 48438 41 32 73 3 21 3 GA
AT
46 991 13,1 40 12982 39640 24 34 58 1 14 27 GA
AU
47 1326 8,9 31 11801 41106 6 69 75 3 21 1 GA
Símbolo de referencia del tipo de acero
Símbolo de referencia de la prueba Lado izquierdo de la expresión (B) Determinación Lado izquierdo de la expresión (B) después de estampado en caliente Determinación Lado izquierdo de la expresión (C) Determinación Lado izquierdo de la expresión (C) después de estampado en caliente Determinación Fracción de área de MnS de 0,1 |jm o más antes de estampado en caliente (%) Fracción de área de MnS de 0,1 |jm o más después de estampado en caliente (%)
A
1 1,02 G 1,03 G 15 G 16 G 0,005 0,005
B
2 1,03 G 1,03 G 18 G 17 G 0,006 0,006
C
3 1,09 G 1,08 G 2 G 3 G 0,014 0,013
D
4 1,04 G 1,04 G 19 G 18 G 0,006 0,006
E
5 1,06 G 1,05 G 14 G 14 G 0,008 0,008
F
6 1,09 G 1,09 G 13 G 13 G 0,013 0,013
G
7 1,09 G 1,08 G 10 G 9 G 0,009 0,008
H
8 1,06 G 1,06 G 8 G 8 G 0,005 0,005
I
9 1,04 G 1,04 G 7 G 8 G 0,006 0,006
J
10 1,03 G 1,02 G 12 G 11 G 0,007 0,007
K
11 1,02 G 1,03 G 16 G 16 G 0,006 0,006
L
12 1,02 G 1,03 G 15 G 16 G 0,008 0,008
M
13 1,09 G 1,08 G 12 G 12 G 0,011 0,011
N
14 1,07 G 1,07 G 13 G 14 G 0,003 0,003
O
15 1,08 G 1,08 G 11 G 11 G 0,002 0,002
P
16 1,06 G 1,06 G 10 G 10 G 0,005 0,005
Q
17 1,05 G 1,06 G 11 G 11 G 0,006 0,006
R
18 1,03 G 1,03 G 17 G 16 G 0,007 0,007
S
19 1,07 G 1,07 G 18 G 18 G 0,008 0,008
T
20 1,09 G 1,08 G 10 G 10 G 0,004 0,004
U
21 1,09 G 1,09 G 5 G 6 G 0,012 0,012
W
22 1,08 G 1,08 G 6 G 6 G 0,006 0,006
X
23 1,07 G 1,06 G 12 G 8 G 0,007 0,007
Y
24 1,06 G 1,06 G 10 G 10 G 0,005 0,005
Z
25 1,04 G 1,03 G 15 G 17 G 0,006 0,006
Símbolo de referencia del tipo de acero
Símbolo de referencia de la prueba Lado izquierdo de la expresión (B) Determinación Lado izquierdo de la expresión (B) después de estampado en caliente Determinación Lado izquierdo de la expresión (C) Determinación Lado izquierdo de la expresión (C) después de estampado en caliente Determinación Fracción de área de MnS de 0,1 |jm o más antes de estampado en caliente (%) Fracción de área de MnS de 0,1 |jm o más después de estampado en caliente (%)
AA
26 1,12 B 1,12 B 21 B 21 B 0,010 0,010
AB
27 1,14 B 1,13 B 23 B 22 B 0,008 0,008
AC
28 1,11 B 1,11 B 20 B 20 B 0,006 0,006
AD
29 1,17 B 1,16 B 25 B 25 B 0,007 0,007
AE
30 1,13 B 1,13 B 22 B 21 B 0,009 0,009
AF
31 1,10 B 1,09 G 20 B 19 G 0,002 0,002
AG
32 1,12 B 1,13 B 22 B 23 B 0,003 0,003
AH
33 1,15 B 1,15 B 21 B 21 B 0,004 0,004
AI
34 1,23 B 1,18 B 25 B 25 B 0,006 0,006
AJ
35 1,21 B 1,21 B 22 B 22 B 0,007 0,007
AK
36 1,14 B 1,14 B 21 B 21 B 0,008 0,007
AL
37 0,36 B 0,37 B 31 B 30 B 0,006 0,006
AM
38 1,36 B 1,37 B 32 B 31 B 0,006 0,006
AN
39 1,23 B 1,25 B 25 B 28 B 0,009 0,008
AO
40 1,35 B 1,33 B 30 B 35 B 0,004 0,004
AP
41 1,05 G 1,04 G 12 G 11 G 0,006 0,006
AQ
42 1,15 B 1,16 B 21 B 25 B 0,003 0,003
AR
43 1,08 G 1,08 G 18 G 18 G 0,002 0,002
AS
45 1,19 B 1,17 B 24 B 23 B 0,005 0,005
AT
46 1,29 B 1,28 B 28 B 27 B 0,004 0,005
AU
47 1,09 G 1,09 G 19 G 19 G 0,005 0,005
Símbolo de referencia del tipo de acero
Símbolo de referencia de la prueba Antes de estampado en caliente Después de estampado en caliente Lado izquierdo de la expresión (E) Determinación | Lado izquierdo de la expresión (F) CT Lado derecho de la expresión (F) Determinación | Temperatura del horno de calentamiento (°C) Tiempo en horno del horno de calentamiento (minutos) Lado izquierdo de la expresión (G) Determinación |
n10
n20 Lado izquierdo de la expresión (D) Determinación | n1 n2 Lado izquierdo de la expresión (D) Determinación |
A
1 9 13 1,4 G 679 G 1200 85 1918 G
B
2 3 4 1,3 G 668 G 1250 102 1948 G
C
3 2 3 1,5 B 600 G 1154 152 1317 B
D
4 6 7 1,2 G 5 6 1,2 G 1,4 G 377 553 653 G 1123 124 1748 G
E
5 2 2 1,0 G 2 2 1,0 G 1,6 G 382 632 657 G 1215 136 2231 G
F
6 2 2 1,0 G 2 2 1,0 G 1,2 G 368 664 654 B 1223 127 1873 G
G
7 1 1 1,0 G 1 1 1,0 G 1,3 G 379 701 668 B 1123 111 1831
G
H
8 5 5 1,0 G 5 6 1,2 G 1,2 G 374 631 643 G 1156 106 1778 G
I
9 4 5 1,3 G 4 5 1,3 G 1,7 G 382 558 669 G 1148 95 1670 G
J
10 3 4 1,3 G 3 4 1,3 G 1,4 G 372 559 639 G 1206 87 1522 G
K
11 7 7 1,0 G 7 8 1,1 G 1,1 G 381 674 669 B 1214 152 2235 G
L
12 5 6 1,2 G 5 6 1,2 G 1,3 G 319 452 597 G 1233 182 1524 G
M
13 11 19 1,7 B 11 18 1,6 B 1,3 G 369 442 660 G 1112 47 1422 B
N
14 6 7 1,2 G 6 8 1,3 G 1,2 G 271 512 543 G 1287 252 1513 G
O
15 2 2 1,0 G 2 2 1,0 G 1,6 G 331 612 615 G 1250 122 1535 G
P
16 4 5 1,3 G 4 5 1,3 G 1,7 G 285 487 554 G 1285 222 1587 G
Q
17 7 8 1,1 G 7 9 1,3 G 1,9 G 334 566 622 G 1156 135 1642 G
R
18 16 19 1,2 G 15 18 1,2 G 1,4 G 321 567 614 G 1222 185 1761 G
S
19 11 12 1,1 G 10 12 1,2 G 1,3 G 327 554 617 G 1232 122 1589 G
T
20 6 7 1,2 G 6 7 1,2 G 1,1 G 277 512 564 G 1256 152 1522 G
U
21 7 14 2,0 B 7 13 1,9 B 1,2 G 277 521 554 G 1256 138 1472 B
W
22 17 21 1,2 G 15 20 1,3 G 1,1 G 310 571 609 G 1250 145 1550 G
X
23 23 27 1,2 G 22 25 1,1 G 1,2 G 360 656 640 B 1150 138 1600 G
Y
24 21 28 1,3 G 20 28 1,4 G 1,4 G 275 522 554 G 1260 182 1526 G
Z
25 26 33 1,3 G 25 32 1,3 G 1,5 G 280 504 571 G 1250 151 1554 G
Símbolo de referencia del tipo de acero
Símbolo de referencia de la prueba Antes de estampado en caliente Después de estampado en caliente Lado izquierdo de la expresión (E) Determinación | Lado izquierdo de la expresión (F) CT Lado derecho de la expresión (F) Determinación | Temperatura del horno de calentamiento (°C) Tiempo en horno del horno de calentamiento (minutos) Lado izquierdo de la expresión (G) Determinación |
n10
n20 Lado izquierdo de la expresión (D) Determinación | n1 n2 Lado izquierdo de la expresión (D) Determinación |
AA
26 12 14 1,2 G 12 15 1,3 G 0,9 B 358 602 643 G 1200 132 1746 G
AB
27 9 13 1,4 G 9 13 1,4 G 0,8 B 354 505 641 G 1200 126 1739 G
AC
28 14 18 1,3 G 14 19 1,4 G 0,8 B 341 506 630 G 1188 133 1677 G
AD
29 5 7 1,4 G 5 7 1,4 G 0,6 B 349 443 634 G 1165 145 1593 G
AE
30 12 16 1,3 G 12 15 1,3 G 0,7 B 340 611 627 G 1152 152 1590 G
AF
31 17 23 1,4 G 16 22 1,4 G 10 B 350 352 639 G 1187 89 1563 G
AG
32 5 6 1,2 G 5 7 1,4 G 0,9 B 341 555 634 G 1201 152 1644 G
AH
33 3 4 1,3 G 3 4 1,3 G 1,1 G 407 436 683 G 1203 125 1965 G
AI
34 12 16 1,3 G 12 15 1,3 G 1,1 G 247 541 568 G 1250 175 1549 G
AJ
35 16 21 1,3 G 15 20 1,3 G 1,3 G 331 577 607 G 1200 96 1518 G
AK
36 11 13 1,2 G 11 12 1,1 G 1,2 G 375 578 628 G 1201 166 1508 G
AL
37 12 18 1,5 G 12 17 1,4 G 1,1 G 506 578 796 G 1285 205 8593 G
AM
38 15 20 1,3 G 14 20 1,4 G 1,2 G 248 533 543 G 1285 312 1529 G
AN
39 10 11 1,1 G 10 12 1,2 G 1,1 G 305 580 580 G 1212 125 1538 G
AO
40 9 11 1,2 G 8 11 1,4 G 1,2 G 302 564 578 G 1285 185 1535 G
AP
41 6 8 1,3 G 6 8 1,3 G 1,1 G 405 582 683 G 1200 135 2066 G
AQ
42 12 14 1,2 G 12 15 1,3 G 1,1 G 273 477 560 G 1250 166 1568 G
AR
43 21 24 1,1 G 22 25 1,1 G 1,5 G 277 504 563 G 1254 222 1634 G
AS
45 17 19 1,1 G 15 18 1,2 G 1,3 G 354 620 655 G 1224 201 2526 G
AT
46 16 16 1,0 G 15 17 1,1 G 1,3 G 313 550 610 G 1199 201 1779 G
AU
47 16 19 1,2 G 15 18 1,2 G 1,6 G 311 552 608 G 1184 201 1687 G
Basándose en los ejemplos antes descritos, siempre que se satisfagan las condiciones de la presente invención, es posible obtener un acero estampado en caliente para el cual se usa una chapa de acero laminada en frío excelente 5 para estampado en caliente, una chapa de acero laminada en frío galvanizada excelente para estampado en caliente, una chapa de acero laminada en frío galvanizada y posteriormente recocida excelente para estampado en caliente, una chapa de acero laminada en frío electrogalvanizada excelente para estampado en caliente o una chapa de acero laminada en frío aluminizada excelente para estampado en caliente todas las cuales satisfacen TS * A > 50000 MPa%, incluso después de estampado en caliente.
10 Aplicabilidad industrial
Puesto que el acero estampado en caliente, que se obtiene en la presente invención y para el cual se usa la chapa de acero laminada en frío para estampado en caliente, puede satisfacer TS * A > 50000 MPa% después de estampado en caliente, el acero estampado en caliente tiene una alta trabajabilidad en prensa y una alta resistencia, y satisface los actuales requerimientos para un vehículo tal como una reducción adicional del peso y una forma más 15 complicada de un componente.
Breve descripción de los símbolos de referencia S1: PROCESO DE FUSIÓN S2: PROCESO DE COLADO S3: PROCESO DE CALENTAMIENTO 5 S4: PROCESO DE LAMINADO EN CALIENTE
S5: PROCESO DE BOBINADO S6: PROCESO DE DECAPADO S7: PROCESO DE LAMINADO EN FRÍO S8: PROCESO DE RECOCIDO
10 S9: PROCESO DE ENDURECIMIENTO POR LAMINADO EN FRÍO
S10: PROCESO DE GALVANIZADO S11: PROCESO DE ALEADO S12: PROCESO DE ALUMINIZADO S13: PROCESO DE ELECTROGALVANIZADO 15

Claims (11)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    REIVINDICACIONES
    1. Un acero estampado en caliente que consiste en, en % en masa:
    C: 0,030% a 0,150%;
    Si: 0,010% a 1,00%;
    Mn: 1,50% a 2,70%;
    P: 0,001% a 0,060%;
    S: 0,001% a 0,010%;
    N: 0,0005% a 0,0100%;
    Al: 0,010% a 0,050%, y opcionalmente uno o más de B: 0,0005% a 0,0020%;
    Mo: 0,01% a 0,50%;
    Cr: 0,01% a 0,50%;
    V: 0,001% a 0,100%;
    Ti: 0,001% a 0,100%;
    Nb: 0,001% a 0,050%;
    Ni: 0,01% a 1,00%;
    Cu: 0,01% a 1,00%;
    Ca: 0,0005% a 0,0050%;
    REM: 0,0005% a 0,0050%, y un resto de Fe e impurezas inevitables, donde
    cuando [C] representa una cantidad de C en % en masa, [Si] representa una cantidad de Si en % en masa, y [Mn] representa una cantidad de Mn en % en masa, se satisface una expresión (A) siguiente,
    una estructura metalográfica después de un estampado en caliente incluye 40% a 90% de una ferrita y 10% a 60% de una martensita en una fracción de área,
    un total de una fracción de área de la ferrita y una fracción de área de la martensita es 60% o más,
    la estructura metalográfica opcionalmente incluye además uno o más de 10% o menos de una perlita en una fracción de área, 5% o menos de una austenita retenida en una relación en volumen, y menos de 40% de una bainita como resto en una fracción de área,
    una dureza de la martensita medida con un nanoindentador satisface una expresión (B) siguiente y una expresión (C) siguiente,
    TS x A que es un producto de una resistencia a la tracción TS y una relación de ensanchamiento de orificios A es 50000Mpa- % o más,
    (5 x [Si] + [Mn]/[C] > 11 (A)
    H2/H1 < 1,10 (B)
    aHM < 20 (C), y
    la H1 es una dureza promedio de la martensita en una parte de la superficie de un espesor de la chapa después de estampado en caliente, la H2 es una dureza promedio de la martensita en una parte central del espesor de la chapa que es un área que tiene una anchura de 200 pm en una dirección de espesor en un centro del espesor de la chapa después del estampado en caliente, y aHM es una varianza de la dureza promedio de la martensita en la parte central del espesor de la chapa después del estampado en caliente.
    5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
  2. 2. El acero estampado en caliente según la reivindicación 1, donde
    una fracción de área de MnS que existe en el acero estampado en caliente y que tiene un diámetro de círculo equivalente de 0,1 |jm a 10 |jm es 0,01% o menos,
    se satisface una expresión (D) siguiente,
    n2/n1 < 1,5 (D), y
    la ni es una densidad en número promedio por 10000 jm2 del MnS que tiene el diámetro de círculo equivalente de 0,1 jm a 10 jm en 1/4 parte del espesor de la chapa después del estampado en caliente, y la n2 es una densidad en número promedio por 10000 jm2 del MnS que tiene el diámetro de círculo equivalente de 0,1 jm a 10 jm en la parte central del espesor de la chapa después del estampado en caliente.
  3. 3. El acero estampado en caliente según la reivindicación 1 o 2, donde se forma un galvanizado por inmersión en caliente sobre una superficie del mismo.
  4. 4. El acero estampado en caliente según la reivindicación 3, donde se forma un galvanizado y posterior recocido sobre una superficie del galvanizado por inmersión en caliente.
  5. 5. El acero estampado en caliente según la reivindicación 1 o 2, donde se forma un electrogalvanizado sobre una superficie del mismo.
  6. 6. El acero estampado en caliente según la reivindicación 1 o 2, donde se forma un aluminizado sobre una superficie del mismo.
  7. 7. Un método para producir un acero estampado en caliente, comprendiendo el método:
    colar un acero fundido que tiene una composición química de acuerdo con la reivindicación 1 y obtener un acero; calentar el acero;
    laminar en caliente el acero con un laminador en caliente que incluye una pluralidad de estaciones; bobinar el acero después del laminado en caliente; decapar el acero después del bobinado;
    laminar en frío el acero con un laminador en frío que incluye una pluralidad de estaciones después del decapado bajo unas condiciones que satisfacen la expresión (E) siguiente;
    recocido en el que el acero se recuece bajo 700°C a 850°C y se enfría después del laminado en frío; endurecer por laminado en frío el acero después de enfriar tras el recocido;
    estampar en caliente en el que el acero se calienta hasta una temperatura de 700°C a 1000°C a la velocidad de aumento de temperatura de 5°C/segundo a 500°C/segundo después de endurecer por laminado en frío, estampado en caliente dentro del intervalo de temperatura después de un tiempo de mantenimiento de 1 segundo a 120 segundos, y a continuación, se enfría hasta una temperatura ambiente o más y 300°C o menos a la velocidad de enfriamiento de 10°C/segundo a 1000°C/segundo,
    1,5 x r1/r + 1,2 * r2/r + r3/r > 1,0 (E), y
    la ri (i = 1,2,3) representa una reducción por laminado en frío objetivo individual en la iésima estación (i = 1, 2, 3) contado desde una estación más alta entre la pluralidad de estaciones en el laminado en frío en unidades porcentuales, y la r representa una reducción por laminado en frío total en el laminado en frío en unidades porcentuales, donde el laminado en frío se lleva a cabo mientras se controla la reducción por laminado en frío objetivo y una reducción por laminado en frío real para que se vuelvan sustancialmente del mismo valor.
  8. 8. El método para producir el acero laminado en caliente según la reivindicación 7, donde
    cuando CT representa una temperatura de bobinado en el bobinado en unidades de °C, [C] representa la cantidad de C en % en masa, [Mn] representa la cantidad de Mn en % en masa, [Si] representa la cantidad de Si en % en masa, y [Mo] representa la cantidad de Mo en % en masa en la chapa de acero, se satisface una expresión (F) siguiente,
    560 - 474 * [C] - 90 * [Mn] - 20 * [Cr] - 20 * [Mo] < CT < 830 - 270 * [C] - 90 * [Mn] - 70 * [Cr] - 80 * [Mo] (F)
  9. 9. El método para producir el acero laminado en caliente según la reivindicación 8, donde
    cuando T representa una temperatura de calentamiento en el calentamiento en unidades de °C, t representa un tiempo en horno en el calentamiento en unidades de minutos, [Mn] representa la cantidad de Mn en % en masa, y [S] representa una cantidad de S en % en masa en la chapa de acero, se satisface una expresión (G) siguiente,
    T x ln(t)/(1,7 x [Mn] + [S]) > 1500 (G)
    5 10. El método para producir el acero laminado en caliente según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, que
    comprende además:
    galvanizar el acero entre el recocido y el endurecimiento por laminado en frío.
  10. 11. El método para producir el acero laminado en caliente según la reivindicación 10, que comprende además:
    alear el acero entre el galvanizado y el endurecimiento por laminado en frío.
    10 12. El método para producir el acero laminado en caliente según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, que
    comprende además:
    electrogalvanizar el acero después del endurecimiento por laminado en frío.
  11. 13. El método para producir el acero laminado en caliente según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, que comprende además:
    15 aluminizar el acero entre el recocido y el endurecimiento por laminado en frío.
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