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ES2589640T3 - Lámina de acero laminada en caliente con alto límite de elasticidad y excelente absorción de energía del impacto a baja temperatura y resistencia al ablandamiento de la ZAC y método para producir la misma - Google Patents

Lámina de acero laminada en caliente con alto límite de elasticidad y excelente absorción de energía del impacto a baja temperatura y resistencia al ablandamiento de la ZAC y método para producir la misma Download PDF

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ES2589640T3
ES2589640T3 ES12822363.3T ES12822363T ES2589640T3 ES 2589640 T3 ES2589640 T3 ES 2589640T3 ES 12822363 T ES12822363 T ES 12822363T ES 2589640 T3 ES2589640 T3 ES 2589640T3
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ES
Spain
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less
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low temperature
bainite
impact energy
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ES12822363.3T
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English (en)
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Naoki Maruyama
Naoki Yoshinaga
Masafumi Azuma
Yasuharu Sakuma
Atsushi Itami
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

Lámina de acero laminada en caliente de alto límite de elasticidad que presenta una excelente absorción de energía del impacto a baja temperatura y resistencia al ablandamiento de la ZAC caracterizada por que comprende, % en masa, C: 0,04 a 0,09%, Si: 0,4% o menor, Mn: 1,2 a 2,0%, P: 0,1% o menor, S: 0,02% o menor, Al: 1,0% o menor, Nb: 0,02 a 0,09%, Ti: 0,02 a 0,07%, N: 0,005% o menor y que comprende opcionalmente además V: 0,01 a 0,12%, uno o más de Cr, Cu, Ni y Mo en un total de 0,02 a 2,0%, B: 0,0003 a 0,005% y uno o más de Ca, Mg, La y Ce en un total de 0,0003 a 0,01% y un equilibrio de Fe e impurezas inevitables, donde 2,0<=[%Mn]+8[%Ti]+12[%Nb]<=2,6 y con una estructura de metal que comprende un porcentaje del área de perlita de 5% o menor, un porcentaje de área total de martensita y austenita retenida de 0,5% o menor y un equilibrio de una o ambas de ferrita y bainita, con un tamaño de grano promedio de ferrita y bainita de 10 μm o menor, con un tamaño de grano promedio de carbonitruros de aleaciones con interfases incoherentes que contienen Ti y Nb de 20 nm o menor, con un límite de elasticidad de 0,85 o más y con una máxima resistencia a la tracción de 600 MPa o más.

Description

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impacto, así se hizo el límite superior 5%. Desde el punto de vista de asegurar la plegabilidad, 3% o menor es el intervalo preferible. Obsérvese que, el límite inferior no está fijado en particular, pero es más preferible tener un porcentaje de área de perlita próximo a cero con respecto a la absorción de energía del impacto.
"Porcentaje de área total de martensita y austenita retenida"
En acero endurecido por precipitación que contiene Nb y Ti, si el porcentaje de área total de martensita y austenita retenida excede de 0,5%, tiene lugar fácilmente rotura por fragilidad a una temperatura baja y, además, disminuye la absorción de energía del impacto. Por esta razón, el límite superior del porcentaje de área total se hizo 0,5%. Obsérvese que, el límite inferior no está fijado en particular, pero es más preferible que presente un porcentaje de área total de martensita y austenita retenida próximo a cero con respecto a la absorción de energía del impacto.
"Estructura de metal que presenta equilibrio de una o ambas de ferrita y bainita"
Los porcentajes de área de éstas no están limitados en particular, pero desde el punto de vista de asegurar la plegabilidad, el porcentaje de área de bainita se hace preferiblemente 10% o más.
"Tamaño de grano promedio de ferrita y bainita"
El tamaño de grano promedio de ferrita y bainita es un factor correlativo. Si el tamaño de partícula promedio es más de 10 µm, incluso si se controla el tamaño de partícula promedio de los carbonitruros de aleaciones que contienen Nb y Ti, a veces no se puede asegurar la absorción de energía del impacto a baja temperatura, así se hizo el límite superior 10 µm. 8 µm o menor es una condición preferible que permite que la absorción de energía del impacto se asegure de manera más estable. El límite inferior no está fijado en particular, pero si el tamaño es menor que 2 µm, el coste de producción aumenta notablemente, así 2 µm es el límite inferior sustantivo.
En la presente invención, la estructura de metal de la lámina de acero se puede observar basándose en JIS G 0551 por un microscopio óptico. La superficie observada se obtiene puliendo la lámina de acero, atacándola después mediante una disolución corrosiva de Nital.
Los porcentajes de área de ferrita, bainita, perlita y martensita se pueden medir por el método de recuento de puntos
o análisis de la imagen usando fotografías estructurales obtenidas mediante un microscopio óptico o microscopio electrónico de tipo barrido (SEM, por sus siglas en inglés). El porcentaje de área de austenita retenida se mide mediante difracción de rayos X.
En la presente invención, "bainita" incluye bainita superior, bainita inferior y bainita granular. Además, "perlita" incluye perlita y pseudo perlita.
El tamaño de grano se puede medir por observación mediante un microscopio óptico o por análisis de orientación del cristal por el método EBSD. Aquí, “el tamaño de grano” es el tamaño de grano promedio "d" que se describe en JIS G 0551.
“Tamaño de partícula promedio de carbonitruros de aleaciones con interfases incoherentes que contienen Ti y Nb"
El tamaño de partícula de los carbonitruros de aleaciones que contienen Ti y Nb y la red correspondiente con la estructura de la matriz ferrita o bainita son factores importantes relativos a la absorción de energía del impacto a baja temperatura. En general, en el acero endurecido por precipitación, es conocido que causan la precipitación de carbonitruros de aleaciones finos con buena correspondencia de red con la estructura de la matriz como partículas finas, pero para mejora de la tenacidad a baja temperatura y mejora de la absorción de energía del impacto, es importante controlar las partículas de carbonitruros de aleaciones con deficiente correspondencia de red con la estructura de la matriz. Si el tamaño de partícula promedio de los carbonitruros de aleaciones con interfases incoherentes que degradan la correspondencia de red es más de 20 nm, la absorción de energía del impacto a baja temperatura disminuye, así el intervalo adecuado se limitó a 20 nm o menor. Desde el punto de vista de obtener una absorción de energía del impacto mejor, 10 nm o menor es el intervalo más preferible. El límite inferior no está fijado en particular, pero como un tamaño que permite el análisis de la orientación del cristal del precipitado, 2 nm es el límite inferior sustantivo.
Aquí, "carbonitruros de aleaciones con interfases incoherentes" significa el estado no coherente precipitado en la estructura de la matriz de ferrita o bainita y uniendo ferrita y bainita no teniendo las siguientes relaciones de orientación del cristal (relaciones de orientación Baker-Nutting):
(100)MX//(100)Fe
(010)MX//(011)Fe
(001)MX//(0-11)Fe (Nota: -1 es notación alternativa para 1 con barra encima).
Aquí, M indica Ti y Nb. Los porcentajes ocupados por Ti y Nb no son un problema. Además, X indica C y N. Los porcentajes ocupados por C y N no son un problema. Cuando se añade V o Mo, a veces M contiene V o Mo.
8 5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
Obsérvese que, se analizó la orientación del cristal de los carbonitruros de aleaciones con interfases incoherentes y se midió el tamaño de partícula promedio usando un microscopio electrónico de tipo transmisión (TEM, por sus siglas en inglés). Primero, se preparó una muestra de plancha de acero en una película delgada de una extensión por la cual se hicieron pasar haces de electrones, se usó TEM para analizar la orientación del cristal entre el precipitado y el Fe de la fase de la matriz circundante, después se midió el tamaño de partícula promedio de 20 precipitados en orden desde los precipitados de diámetro mayor en los precipitados que se juzgaron que eran precipitados incoherentes. Aquí, el “tamaño de partícula de un precipitado” se mide como el diámetro del círculo equivalente cuando se asume un círculo equivalente al área transversal de una partícula.
“Límite de elasticidad de 0,85 o más"
Si el límite de elasticidad es menor que 0,85, a veces la absorción de energía del impacto a baja temperatura disminuye y la plegabilidad disminuye. Por esta razón, el límite inferior del límite de elasticidad se hizo 0,85.
Obsérvese que, en la presente invención, se usó rlim/t como el criterio para evaluación de la plegabilidad. Aquí, "t" es el espesor de la pieza de ensayo y rlim es el radio límite de curvatura al que no tienen lugar grietas en un ensayo de flexión de 90° V. Un rlim/t de 1,0 o menor se consideró buena plegabilidad. 0,5 o menor es el intervalo más preferible. El límite superior no está fijado en particular, pero si el valor está por encima de 1,1, la plegabilidad puede disminuir, así 1,1 o menor es el intervalo más preferible.
"Máxima resistencia a la tracción de 600 MPa o más"
Si la máxima resistencia a la tracción es menor que 600 MPa, la lámina de acero no contribuye a una reducción del peso de las piezas de coches, camiones, maquinaria de construcción, etc., así en la presente invención, se asume lámina de acero de una máxima resistencia a la tracción de 600 MPa o más.
A continuación, se explicará con detalle el método de producción.
Antes de la laminación en caliente, es necesario calentar la plancha de acero de los ingredientes que se prescriben en la presente invención a 1.150°C o más para hacer los carbonitruros de aleaciones que están presentes en la plancha de acero un estado de disolución sólido. Si la temperatura de calentamiento es menor que 1.150°C, llega a ser difícil obtener una concentración de una resistencia a la tracción máxima 600 MPa o más. Además, los carbonitruros de aleaciones gruesos no se disuelven lo suficiente y como resultado quedan carbonitruros de aleaciones gruesos, así que disminuye la absorción de energía del impacto a baja temperatura. Por esta razón, la temperatura de calentamiento de la plancha de acero se limitó a 1.150°C o más. El límite superior no está fijado en particular, pero si está por encima de 1.300°C, el efecto llega a estar saturado, así este es el límite superior sustantivo.
La plancha de acero calentada anterior se lamina en bruto a una barra en bruto. Esta laminación en bruto se tiene que completar entre 1.000°C y 1.080°C. Si la temperatura de acabado es menor que 1.000°C, los carbonitruros de aleaciones brutos precipitan en la austenita y disminuye la absorción de energía del impacto a baja temperatura, mientras que si es 1.080°C o más, los granos de austenita llegan a ser más gruesos, no es posible obtener un tamaño de grano promedio de ferrita y bainita de 10 µm o menor en la estructura transformada después de laminado acabado, enfriamiento y enrollado, la tenacidad a baja temperatura empeora y disminuye la absorción de energía del impacto. Además, en laminado en bruto realizado a 1.150°C o menor, el tiempo de retención entre pases de reducción de laminación es un parámetro importante que afecta al tamaño promedio de partícula de los carbonitruros de aleaciones incoherentes. En el método de la presente invención, la laminación en bruto se realiza normalmente por laminación 3 a 10 veces o así, más preferiblemente laminación 5 a 10 veces, pero si el tiempo t0 de retención máximo entre pases de laminación realizados a 1.150°C o menor es 45 s o más, los carbonitruros de aleaciones llegan a ser más gruesos en una extensión que afecta a la absorción de energía del impacto. Por esta razón, el tiempo de retención entre los pases de reducción de laminación se limitó a 45 segundos. En 30 segundos es más preferible.
A continuación, la barra en bruto se enrolla para acabado para obtener un material enrollado.
El tiempo (t1) después de laminado en bruto acaba al comienzo del laminado de acabado es un parámetro importante que afecta al tamaño de partícula promedio de los carbonitruros de aleaciones y el tamaño de grano de la ferrita y bainita después de la transformación. Como se muestra en la FIG. 2, cuanto mayor la cantidad total de Ti y Nb, mayor el tiempo t1 de retención (marca de flecha en la figura) donde la absorción de energía al impacto (vE-40) se desplaza de buena (OK) a no buena (NB). El tiempo t1 (s) de retención donde la absorción se desplaza de buena (OK) a no buena (NB) se corresponde sustancialmente con 1.000x([%Ti]+[%Nb]). De esta manera, si el tiempo t1 (s) de retención desde después de que acaba el laminado en bruto a cuando empieza el laminado acabado es 1.000x([%Ti]+[%Nb])s o más, los carbonitruros de aleaciones gruesos precipitan en la austenita, los granos de cristal de austenita llegan a ser más gruesos, no es posible obtener un tamaño de grano promedio de ferrita y bainita de 10 µm o menor en la estructura transformada después de laminado acabado, enfriamiento y enrollado, la tenacidad a baja temperatura empeora y disminuye la absorción de energía del impacto. 700x([%Ti]+[%Nb])>tls es el intervalo más preferible. De acuerdo con esto, el tiempo t1 (s) de retención se definió por la siguiente fórmula (1):
9
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