BRPI0408983B1 - Folha de aço revestida com liga de zinco fundido e processo de produção da mesma - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "FOLHA DE

AçO REVESTIDA COM LIGA DE ZINCO FUNDIDO E PROCESSO DE PRODUçãO DA MESMA".

Campo Técnico A presente invenção refere-se a uma folha (ou chapa - “sheet”) de aço revestida com liga de zinco fundido, de alta resistência, capaz de ser utilizada como membro de um automóvel, material de construção, ou utensí- lio elétrico e um processo para produção do mesmo.

Antecedentes da Técnica Na indústria automotiva, tem aumentado a demanda para cha- pas de aço fornecidas com as propriedades tanto de conformabilidade quan- to de alta resistência de forma a alcançar tanto um peso mais leve do chas- sis para lidar com os problemas ambientais quanto segurança nas colisões.

Para lidar com essas necessidades, a Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) n° 5-59429 descreve uma chapa de aço tendo como estrutura da chapa de aço uma mistura das três fases da fase ferrita, fase bainita e fase austenita e transformando a austenita residual em mar- tensita no momento da conformação, de forma a utilizar a plasticidade indu- zida pela transformação, mostrando uma alta ductilidade. Esse tipo de chapa de aço forma, por exemplo, uma estrutura complexa pela adição, em % em peso, de C: 0,05 a 0,4%, Si: 0,2 a 3,0%, e Mn: 0,1 a 2,5% no aço e contro- lando o padrão de temperatura no processo de recozimento na região de duas fases, então resfriando-se, e é caracterizada pelo fato de que as pro- priedades desejadas podem ser salientadas sem o uso de elementos de fu- são onerosos.

Quando se reveste zinco nesta chapa de aço por um sistema contínuo de revestimento de zinco fundido, geralmente a superfície da chapa de aço é desengordurada, a superfície é limpa, então, para o propósito de formar a estrutura acima mencionada, a chapa é aquecida em um forno não- oxidante para formar uma camada de óxido de ferro de uma espessura de 50 nm a 1 ocm aproximadamente na superfície da chapa de aço, recozendo a chapa em um forno de redução para reduzira camada de óxido de ferro, então imergindo a chapa em um banho de revestimento de zinco fundido para revesti-la com zinco. Quando se produz uma chapa de aço revestida com liga de zinco fundido, a chapa de aço é imersa em um banho de reves- timento naquela etapa, então mantido a uma temperatura de 400 a 600°C para ligar o zinco e o ferro e converter a camada de revestimento para uma fase de liga de Fe e Zn constituindo uma fase 51. A chapa de aço, entretanto, contém grandes quantidades de e- lementos facilmente oxidáveis, tais como Si e Mn comparado com a chapa de aço laminada a frio comum com estampagem profunda etc., então há o problema que a superfície da chapa de aço é facilmente conformada com óxidos de Si, óxidos de Mn, ou óxidos complexos de Si e Mn no tratamento térmico executado na série de etapas acima. Entretanto, em sistemas em escala industrial, é difícil reduzir-se o potencial de oxigênio da atmosfera na etapa de aquecimento até uma extensão onde o Si ou o Mn não será oxida- do, então a formação de óxidos de Si e Mn na superfície da chapa de aço é substancialmente inevitável. Também se a superfície da chapa de aço é formada com uma camada de óxido de Si ou uma camada de oxido de Mn, há o problema de que a fusão do Zn e do Fe é inibida na etapa de fusão no momento da produção da chapa de aço revestida com liga de zinco fundido e partes onde a fase da liga de Fe-Zn ainda não foi bem formada permane- cem.

Um método facilmente concebível como meio para resolver es- ses problemas é ajustar-se a temperatura do tratamento de fusão levemente alta para promover a fusão do Fe e do Zn. Na temperatura do tratamento de fusão de 450 a 600°C, entretanto, ocorre a transformação em austenita na chapa de aço, então se ajustar-se a temperatura do tratamento de fusão le- vemente alta dependendo do tempo de manutenção, a estrutura da chapa de aço não se tornará a estrutura mista desejada de uma mistura das três fases da fase ferrita, da fase bainita e da fase austenita. Como resultado, há o problema que a conformabilidade e resistência almejadas da chapa de aço não podem ser asseguradas em alguns casos.

Para lidar com esse problema, a Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) n° 55-122865 descreve o método de conformar uma ca- mada de óxido de ferro de 40 a 1000 nm na superfície de uma folha de aço em uma etapa de tratamento térmico em um forno não-oxidante em uma etapa de revestimento contínuo de zinco fundido de forma a evitar a difusão externa do Si ou Mn na etapa de redução, suprimir a formação da camada de óxido de silício, e melhorar as propriedades de revestimento. Com esse método, entretanto, se o tempo de redução for muito longo para a espessura da camada de óxido de ferro, O Si se tornará denso na superfície da folha de aço e a camada de óxido de Si será formada, enquanto se o tempo de redu- ção for muito curto, o óxido de ferro permanecerá na superfície da folha de aço e defeitos nas propriedades de revestimento, isto é, a formação de pe- ças sem forma da fase de liga Fe-Zn serão formados. Também, em recentes sistemas de revestimento contínuo de zinco fundido, os sistemas de recozi- mento usando fomos de aquecimento do tipo radiante ao invés de fornos não-oxidantes estão se tornando o objetivo final. Em tais sistemas, havia o problema de que o método acima não podería ser usado.

Também a Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) n° 2000-309824 descreve como um método para evitar a oxidação seletiva do Si ou Mn no momento do recozimento o método de laminação a quente da folha de aço, então tratando-se a folha termicamente no estado com a esca- la de pele preta ainda presa em uma atmosfera onde a redução substanci- almente não ocorrerá e em uma faixa de temperatura de 650 a 950°C para formar uma camada interna de óxido suficiente na superfície da camada de ferro da base. Com esse método, entretanto, em aditamento à etapa de re- vestimento contínuo convencional de zinco fundido, uma etapa de tratamen- to térmico para a formação da camada interna de óxido e uma etapa de tra- tamento de decapagem tornam-se necessárias, então havia o problema de que um aumento nos custos de produção foi atraído. Também a folha de aço revestida tendo a camada interna de óxido teve o problema do descasca- mento fácil da camada de revestimento.

Descrição da Invenção Em vista dos problemas acima, a presente invenção tem como seu objetivo a provisão de uma chapa de aço revestida com liga de zinco fundido onde a área das peças não formadas da fase de liga Fe-Zn na ca- mada de revestimento é menos de 10% da área da folha de aço como um todo e onde a resistência e conformabilidade são superiores. Também ela tem como um objetivo o fornecimento de um processo de produção da folha de aço revestida com liga de zinco fundido a um baixo custo sem modificar o sistema ou adicionar etapas em um sistema de produção contínua conven- cional de revestimento de zinco fundido.

Para resolver o problema acima, os inventores se engajaram em estudos intensivos e como resultado recentemente descobriram que por in- cluir na óxido camada de revestimento, partículas de pelo menos um tipo selecionado de um óxido de Al, óxido de Si, óxido de Mn, óxido complexo de Al e Si, óxido complexo de Al e Si, óxido complexo de Al e Mn, óxido com- plexo de Si e Mn, e óxido complexo de Al, Si, e Mn sozinho ou em combina- ção, a fusão da camada de revestimento é promovida e a fusão uniforme por toda a superfície da folha de aço é obtida e tornou-se possível fornecer uma folha de aço revestida com liga de zinco fundido onde a área das peças não formadas da fase de liga de Fe-Zn na camada de revestimento é menos de 10% da área da folha de aço como um todo e onde a resistência e confor- mabilidade são superiores. A razão fundamental porque a adição de partículas de óxido na camada de revestimento faz com que a fusão da camada de revestimento seja promovida e uma camada de liga uniforme a ser obtida por toda a cha- pa de aço não seja clara, mas os inventores continuaram com seus estudos intensivos e como resultado descobriram que fazendo-se da camada de re- vestimento a estrutura acima, a fusão Fe-Zn ocorre uniformemente por toda a superfície da folha de aço.

Também, os inventores descobriram que a folha de aço revesti- da com liga de zinco fundido acima pode ser obtida pelo ajuste da razão PH20/PH2 da pressão parcial do vapor e da pressão parcial do hidrogênio da atmosfera no forno de redução na etapa de recozimento de recristalização de um sistema contínuo de revestimento de zinco fundido para 1,4 x 10'10T2- 1,0 x 10‘7T + 5,0 x 1CT4 até 6,4 x 10‘7T2 + 1,7 x IO-4! - 0,1 em relação à tem- peratura de aquecimento T (°C), formando o óxido interno em uma região da superfície da folha de aço até uma profundidade de 1,0 pm, então sucessi- vamente executando o tratamento de revestimento de zinco fundido e o tra- tamento de fusão. A presente invenção tem o seguinte como sua essência: (1) uma folha de aço revestida com liga de zinco fundido carac- terizada por compreender uma folha de aço incluindo, em % em peso, C: 0,05 a 0,40%, Si: 0,2 a 3,0%, e Mn: 0,1 a 2,5% e Também incluindo pelo menos um ou dois ou mais tipos de: P: 0,001% a 0,05%, S: 0,001% a 0,05%, Al: 0,01% a 2%, B: 0,0005% a menos que 0,01%, Ti: 0,01% a menos que 0,1%, V: 0,01% a menos que 0,3%, Cr: 0,01% a menos que 1%, Nb: 0,01% a menos que 0,1%, Ni: 0,01 % a menos que 2,0%, Cu: 0,01% a menos que 2,0%, Co: 0,01% a menos que 2,0%, Mo: 0,01% a menos que 2,0%, com o saldo compreendendo Fe e as inevitáveis impurezas, tendo em sua superfície uma camada de revestimento de liga de Zn compreendida de Fe em uma concentração de 7 a 15% em peso, Al em uma concentração de 0,01 a 1% em peso, e o saldo sendo Zn e as inevitáveis impurezas, a men- cionada camada de revestimento contendo partículas de óxido de pelo me- nos um tipo de óxido selecionado de um óxido de Al, óxido de Mn, óxido complexo de Al e Si, óxido complexo de Al e Mn, óxido complexo de Si e Mn, e óxido complexo da Al, Si e Mn sozinhos ou em combinação. (2) Uma folha de aço revestida com liga de zinco fundido con- forme apresentado em (1), caracterizada peio fato de que as mencionadas partículas de óxido são compreendidas de pelo menos um entre o óxido de silício, óxido de manganês, óxido de alumínio, silicato de alumínio, silicato de manganês, oxido de manganês alumínio, e silicato de manganês alumínio. (3) Uma folha de aço revestida com liga de zinco fundido con- forme apresentado em (1), caracterizada pelo fato de que o diâmetro médio do tamanho de partícula do mencionado óxido é se 0,01 a 1 pm. (4) Uma folha de aço revestida com liga de zinco fundido con- forme apresentado em qualquer um entre (1) a (3), caracterizado pelo fato de que a estrutura da mencionada folha de aço é uma estrutura complexa de uma fase ferrita, uma fase bainita, e uma fase residual austenita. (5) Um processo de produção de uma folha de aço revestida com liga de zinco fundido compreendida dos ingredientes descritos em (1) por um sistema de revestimento contínuo de zinco fundido, o mencionado processo de produção da folha de aço revestida com liga de zinco fundido caracterizado por fazer-se a temperatura de aquecimento T em uma etapa de recozimento de recristalização em um forno de redução do mencionado sistema ser de 650°C a 900°C, passando-se a folha de aço através de uma atmosfera onde a razão PH2O/PH2 da pressão parcial do vapor PH2O e da pressão parcial do hidrogênio PH2 da atmosfera do mencionado forno de redução é 1,4 x 10"10 T2 -1,0 x 10'7 T + 5,0 x 1CT4 até 6,4 x 10'7 T2 + 1.7 x 1CT4 - 0,1, formando o óxido interno em uma região a partir da superfície da folha de aço até uma profun- didade de 1,0 pm, então executando sucessivamente o tratamento de reves- timento de zinco fundido e 0 tratamento de fusão. (6) Um processo de produção de uma folha de aço revestida com liga de zinco conforme apresentado em (5), caracterizado pelo fato de que as mencionadas partículas de óxido são compreendidas de pelo menos um entre óxido de silício, óxido de manganês, óxido de alumínio, silicato de alumínio, silicato de manganês, óxido de manganês alumínio, e silicato de manganês alumínio. (7) Um processo de produção de uma folha de aço revestida com liga de zinco fundido conforme apresentado em (5), caracterizada pelo fato de que um diâmetro médio do tamanho de partícula do mencionado oxi- do é 0,01 a 1 μιη. (8) Um processo de produção de uma folha de aço revestida com liga de zinco fundido conforme apresentado em qualquer um dos itens (5) a (7), caracterizada pelo fato de que a estrutura da mencionada folha de aço tem uma estrutura complexa de uma fase ferrita, fase bainita, e a resi- dual fase austenita.

Breve Descrição dos Desenhos A Figura 1 é uma vista esquemática de um exemplo da seção transversal de uma folha de aço revestida com liga de zinco fundido da pre- sente invenção.

Melhor Modo de Execução da Invenção A folha de aço revestida com liga de zinco fundido da presente invenção é caracterizada por ser fornecida tanto com uma superior confor- mabitidade sob pressão quanto resistência e por ter uma área ocupada pelas peças onde a fase de liga Fe-Zn não é formada na camada de revestimento de menos de 10% da área da folha de aço como um todo.

Para transmitir esta característica marcante, primeiramente, para assegurar a ductilidade e a resistência da própria folha de aço, os ingredien- tes da folha de aço são feitos, em % em peso, C: 0,05 a 0,40%, Si: 0,2 a 3,0%, Mn: 0,1 a 2,5%, e o saldo sendo Fe e as inevitáveis impurezas, en- quanto a estrutura da folha de aço é tornada uma estrutura de fase comple- xa incluindo a fase ferrita, a fase bainita, e a fase austenita. Note que os teo- res da composição do aço definida na presente invenção são todos em % em peso.

As razões para adição dos elementos aditivos ao material base da folha de aço revestida com liga de zinco fundido usada na presente in- venção serão explicadas abaixo. O C é um elemento adicionado para estabilização da fase aus- tenita da folha de aço. Se o teor de C for menor que 0,05%, seu efeito não pode ser esperado. Também, se for acima de 0,40%, a capacidade de aglu- tinação é degradada e um efeito prejudicial é dado quando se usa realmente a folha de aço revestida de zinco fundido da presente invenção, então o teor é feito 0,05% a 0,4%. O Si é um elemento necessário quando se cria uma presença estável de uma fase austenita mesmo à temperatura ambiente devido à ação de aumento da concentração de C na fase austenita. Se o teor for menos de 0,2%, seu efeito não pode ser esperado, enquanto se for acima de 3,0%, a película de oxido interna é formada espessamente - facilitando o descasca- mento do revestimento, então o teor de Si é feito 0,2% a 3,0%. O Mn é um elemento necessário para evitar que a austenita se transforme em perlita na etapa de tratamento térmico. Se o teor for menor que 0,1%, seu efeito é inexistente, enquanto de for maior que 2,5% as peças aglutinadas se fraturam e há outros efeitos prejudiciais no uso real da folha de aço revestida de zinco fundido da presente invenção, então a concentra- ção do Mn é feita 0,1% a 2,5%. O material base da folha de aço da presente invenção contém basicamente os elementos acima, mas os elementos adicionados não são limitados a apenas esses elementos. É também possível incluir-se elemen- tos já conhecidos para ter-se o efeito de melhoria das propriedades da folha de aço, por exemplo, Al tendo o efeito de melhorar a conformabilidade sob pressão. A quantidade de Al para melhorar a conformabilidade sob pressão da folha de aço é preferivelmente pelo menos 0,01%. A adição excessiva de Al facilita a degradação das propriedades do revestimento e um aumento em suas inclusões, então o teor de Al é preferivelmente não mais que 2%.

Também é possível adicionar-se P : 0,001 a 0,05% e S: 0,001 a 0,05%. P é um elemento necessário para reforçar o aço em uma quantidade de acordo com a resistência desejada. Se uma quantidade em excesso de P for adicionada, o P segrega os limites dos grãos e deteriora o alongamento.

Portanto, o limite superior de adição de P é preferivelmente limitado a 0,05%. Por outro lado, o limite inferior de adição de P é preferivelmente limi- tado a 0,001% devido à consideração do aumento do custo de refino no pro- cesso de produção de aço. S é um elemento desfavorável para deteriorar o alongamento local e a soldabilidade do aço porque forma MnS. Portanto, o limite superior de adição de S é preferivelmente limitado em 0,05%. Por outro lado, o limite inferior de adição de S é preferivelmente limitado a 0,001% devido à consi- deração do aumento do custo de refino no processo de produção de aço, mesma razão do teor de P. É também possível, por exemplo, adicionar um ou mais entre B, Ti, V, Cr e Nb tendo o efeito de melhoria do resfriamento em uma quantidade de B de 0,0005% a menos de 0,01%, Ti de 0,01% a menos de 0,1%, V de 0,01% a menos de 0,3%, Cr de 0,01% a menos de 1%, e Nb de o,01% a menos de 0,1%. Esses elementos são adicionados com expectativa de me- lhoria da capacidade de resfriamento da folha de aço, então se adicionados em quantidades menores que os teores acima, nenhum efeito de melhoria da capacidade de resfriamento pode ser esperada. Também inclusão em uma quantidade acima dos limites superiores dos teores acima é possível, mas o efeito torna-se saturado e o efeito de melhoria da capacidade de res- friamento proporcionado com o custo pode não mais ser esperado. É também possível, por exemplo, incluir Ni, Cu, Co, Mo e outros elementos tendo o efeito de melhorar a resistência em quantidades de 0,01% a menos de 2,0%. Esses elementos são adicionados na expectativa do efeito de melhoria da resistência. Por outro lado, um teor excessivo de Ni, Cu, Co, ou Mo leva a uma resistência excessiva ou um aumento no custo da liga. A folha pode também conter N e outros elementos geralmente inevitá- veis. A folha de aço revestida de zinco fundido da presente invenção é feita uma estrutura de fase complexa compreendida de três fases de uma fase ferrita, fase austenita e fase bainita para transmitir uma capacidade de processamento e resistência superiores pela transformação induzida pelo processo à temperatura ambiente. A composição da camada de revestimento da folha de aço re- vestida com liga de zinco fundido conforme a presente invenção é feita, em % em peso, uma concentração de Fe de 7 a 15%, uma concentração de Al de 0,01 a 1 %, e um saldo de Zn e das inevitáveis impurezas. A razão é que, para o Fe, se a concentração de Fe na camada de revestimento for menor que 7%, o tratamento de conversão química tor- na-se insuficiente, enquanto se for acima de 15% o descascamento do re- vestimento ocorre devido ao processamento. Para o At, se o teor de Al na camada de revestimento for menor que 0,01%, a fusão do Fe e do Zn torna- se excessivo, enquanto se acima de 1%, a resistência à corrosão é degra- dada. Também o peso base do revestimento não é partícula rmente limitado. A seguir, a estrutura de uma camada de revestimento da folha de aço revestida com liga de zinco fundido da presente invenção será expli- cada. A Figura 1 mostra um exemplo de uma vista esquemática da seção transversal de uma folha de aço revestida com liga de zinco fundido da presente invenção. A folha de aço revestida com liga de zinco fundido da presente invenção é de uma estrutura contendo pelo menos uma das partí- culas de óxido de Al, óxido de Si, oxido de Mn, óxido complexo de Al e Si, óxido complexo de A! e Mn, óxido complexo de Si e Mn, e óxido complexo de Al, Si, e Mn contido na camada de revestimento sozinhos ou em combi- nação. Fazendo-se da camada de revestimento tal estrutura, a fusão do Fe e Zn é promovida pelas partículas de óxido na camada de revestimento, uma fusão uniforme ocorre por toda a superfície da folha de aço, e as peças onde a fase de liga Fe-Zn não é formada tomam-se menos de 10% da área da folha de aço como um todo. A extensão da fusão Fe-Zn na camada de revestimento é avali- ada selecionando-se pontos de análise ao acaso em uma folha de aço, e- xaminando-se os ingredientes da camada de revestimento, e julgando-se os casos onde a composição da camada de revestimento está na faixa da pre- sente invenção, isto é, onde a concentração de Fe está na faixa de 7 a 15%, como aceitável. O método de análise não é particularmente limitado. Os e- xemplos a seguir do método de análise e de avaliação também não limitam a presente patente. Como método de análise, por exemplo, é possível usar-se o método de examinar a concentração de Fe na camada de revestimento pela descarga brilhante da espectrometria de emissão ótica, análise da fluo- rescência de raios X, microanálise de raios X, ou microscópio de transmis- são de elétrons ou de analisar quimicamente a camada de revestimento dis- solvendo-a em uma solução. O tamanho de cada ponto de análise deve ser ajustado para o tamanho ótimo de acordo com o método de análise usado.

Também o número de pontos de análise por folha de aço não é limitado, mas para se obter resultados de avaliação muito representativos, uma plura- lidade de locações são analisadas para uma folha de aço e é confirmado que as locações onde a composição da camada de revestimento está na faixa da presente invenção, isto é, onde a concentração de Fe está na faixa de 7 a 15%, respondem por pelo menos 90% das locações totais analisadas.

Para esse propósito, como número de pontos de análise, é desejável anaíi- sar-se pelo menos cinco locações selecionadas aleatoriamente para uma folha de aço.

Por exemplo, é possível usar-se o seguinte método de avalia- ção. Isto é, a extensão da fusão Fe-Zn da camada de revestimento é avalia- da selecionando-se aleatoriamente 10 pontos de análise de uma folha de aço e analisando-se a concentração de Fe na camada de revestimento pela descarga brilhante da espectrometria de emissão ótica. Nesse momento, o tamanho de cada ponto de análise é tornado um diâmetro constante de 5 mm. Casos onde pelo menos nove locações tendo uma concentração de Fe na camada de revestimento de 7 a 15% é julgada como aceitável e outros casos são julgados como falhos. Casos onde há duas ou mais locações on- de a concentração de Fe na camada de revestimento é de menos de 7% em peso são julgados como sendo insuficientemente ligados e portanto como falhos, enquanto casos onde há duas ou mais locações onde a concentração está acima de 15% são julgados como sendo excessiva mente ligados. O óxido de Al, óxido de Si, óxido de Mn, óxido complexo de Al e Si, óxido complexo de Al e Mn, óxido complexo de Si e Mn, e o óxido com- plexo de Al, Si e Mn contidos na camada de revestimento são respectiva- mente óxido de silício, óxido de manganês, óxido de alumínio, silicato de alumínio, silicato de manganês, óxido de manganês alumínio, e silicato de alumínio manganês. Si, Mn e Al são elementos adicionados como ingredien- tes da folha de aço. Esses tornam-se óxidos na camada de superfície da folha de aço na etapa de tratamento térmico da folha de aço. Eles podem ser facilmente incluídos na camada de revestimento para forma óxido de silício, óxido de manganês, óxido de alumínio, silicato de alumínio, silicato de man- ganês, óxido de manganês alumínio, e silicato de manganês alumínio. O método para incluir as partículas de óxido na camada de revestimento será explicado mais tarde.

Note que as partículas de óxido a serem contidas na camada de revestimento para promover a fusão de Fe e Zn da camada de revestimento podem também ser de óxidos diferentes dos acima mencionados óxido de silício, óxido de manganês, óxido de alumínio, silicato de alumínio, silicato de manganês, óxido de manganês alumínio, e silicato de manganês alumínio, mas nesse caso as partículas de óxido têm que ser adicionadas ao banho de revestimento ou os elementos ingredientes principais dos óxidos têm que ser adicionados à folha de aço - facilitando o aumento dos custos de produção. O tamanho das partículas de óxido contidas na camada de re- vestimento têm preferivelmente um diâmetro médio de 0,01 pm a 1 μιτι. A razão é que se o diâmetro médio das partículas de óxido forem menores que 0,01 pm, o efeito de provocar uma fusão uniforme de Fe-Zn na camada de revestimento falha. Se fizermos o diâmetro médio das partículas de óxido maiores que 1 pm, no momento do processamento da folha de aço revestida com liga de zinco fundido, as partículas de óxido tornam-se facilmente pon- tos de partida de fraturas e a resistência à corrosão das peças processadas é degradada, isto é, os efeitos prejudiciais ocorrem facilmente quando se coloca a chapa de aço revestida de zinco fundido em uso prático.

Note que o "diâmetro médio" das partículas de óxido referido na presente invenção indica o diâmetro circular equivalente médio das partícu- las de óxido detectadas pela observação da seção transversal da camada de revestimento. A forma das partículas de óxido pode ser esférica, em forma de placas ou cônica.

Como método de medição do diâmetro médio das partículas de óxido, pode ser mencionado o método de polimento da seção transversal da folha de aço revestida com Figa de zinco fundido ou usando-se um FIB (sis- tema de processamento de raios de íons focalizados) para processar a folha para expor a seção transversal e portanto preparar uma amostra, analisan- do-se então a mesma por observação por um microscópio de varredura ele- trônica, análise do plano por microanálise do raio x, ou análise do plano por espectroscopia eletrônica Auger. Também é possível processar-se a seção transversal da folha de aço em uma peça fina de forma a incluir a camada de revestimento, então observá-la por um microscópio eletrônico do tipo de transmissão. Na presente invenção, os dados de imagem obtidos por esses métodos de análise são analisados para calcular-se o diâmetro circular equi- valente das partículas de óxido. O valor médio deve ser de 0,01 μηη a 1 μιτι.

Partículas de menos de 0,01 μιτι e partículas de mais de 1 μιτι podem tam- bém ser incluídas na região observada.

Também o teor de partículas de óxido na camada de revesti- mento não é particularmente limitada, mas preferivelmente a camada de re- vestimento contém as partículas em uma densidade de 1 x 108 partícu- las/cm2 a 1 x 1011 partículas/cm2. Se o teor das partículas de óxido for menor que 1 x 108 partículas/cm2, algumas vezes os efeitos da promoção da fusão de Fe e Zn da camada de revestimento e da fusão uniforme ocorrendo em toda a superfície da folha de aço não podem ser esperados. Por outro lado, o excesso de partículas de óxido de mais de 1 x 1011 partículas/cm2 torna-se a causa do descascamento da camada de revestimento. A seguir, o processo de produção da folha de aço revestida com liga de zinco fundido da presente invenção será explicado.

Na presente invenção, um sistema de revestimento contínuo de zinco fundido é usado para revestimento de zinco fundido da folha de aço de alta resistência acima.

No processo de produção de uma folha de aço revestida com liga de zinco fundido da presente invenção, o padrão de aquecimento é ajus- tado de forma que a folha de aço torne-se a estrutura desejada acima na etapa de recozimento de recristalização do sistema de revestimento contí- nuo de zinco fundido. Isto é, um forno de redução é usado para recozer a folha de aço em uma região co-existente de duas fases de 650 a 900°C por 30 segundos a 10 minutos. A atmosfera no forno de redução é feita de gás nitrogênio incluindo gás hidrogênio em uma faixa de 1 a 70% em peso. O interior do forno é ajustado para uma razão (PH2O/PH2) de pressão parcial de vapor e pressão parcial de hidrogênio da atmosfera pela introdução de vapor. Na presente invenção, a razão (PH20/PH2) da pressão parcial de va- por e da pressão parcial de hidrogênio da atmosfera do forno de redução é ajustada para 1,4 x 10'10T2 - 1,0 x 10"7T + 5,0 x 10'4 até 6,4 x 10‘7T2 + 1,7 x 10“^ - 0,1 em relação à temperatura de aquecimento T (°C) na etapa de recozimento de recristalização. A razão para limitar a razão PH2O/PH2 da pressão parcial de vapor e da pressão parcial de hidrogênio da atmosfera do forno de redução para a faixa acima é como segue. Isto é, na presente invenção, uma vez que a folha de aço contém Si em uma quantidade de pelo menos 0,2% em peso e Mn em pelo menos 0,1% em peso, se PH20/PH2 for menos de 1,4 x 10" 10T2 -1,0 x 10"7T + 5,0 x 1 θ'4, uma película de óxido externa é formada na superfície da folha de aço e ocorre uma aglomeração insuficiente do reves- timento. Também, na presente invenção, o Si adicionado à folha de aço não é mais que 3,0% em peso e MN não mais que 2,5% em peso, então PH20/PH2 excede 6,4 x 10"7T2 + 1,7 x 10"4! - 0,1, a faialita e outros óxidos de Fe são formados e surgem lacunas no revestimento. Recozendo-se pelo método acima, é possível formar-se uma região a partir da superfície da fo- lha de aço até uma profundidade de 1,0 pm com uma estrutura tendo pelo menos um tipo de óxido interno entre óxido de silício, óxido de manganês, óxido de alumínio, silicato de alumínio, silicato de manganês, óxido de man- ganês alumínio, e silicato de manganês alumínio sozinhos ou em combina- ção. A seguir, na etapa de revestimento, a folha de aço é resfriada a uma taxa de resfriamento de 2 a 200°C por segundo até uma faixa de tem- peratura de 250 a 500°C, mantida ali por 5 segundos a 20 minutos, então revestida ao ser imersa em um banho de revestimento de zinco fundido compreendido de Al em uma quantidade de 0,01% em peso a 1% em peso com o saldo sendo Zn e as inevitáveis impurezas. A temperatura e o tempo de imersão no banho de revestimento nesse momento não são particular- mente limitados. Também o exemplo dos padrões de aquecimento e resfri- amento na etapa de revestimento não limita a presente invenção.

Após o revestimento de zinco fundido acima, na etapa de fusão, a folha de aço é mantida a uma temperatura de 450 a 600°C por 5 segundos até 2 minutos para provocar uma reação de fusão de Fe e Zn e para provo- car o oxido interno formado na superfície da folha de aço na etapa de reco- zimento no forno de redução para migrar para a camada de revestimento para formar a característica da folha de aço revestida com liga de zinco fun- dido da presente invenção, isto é, a estrutura da camada de revestimento contendo partículas de óxido em uma camada de revestimento.

No caso da conformação da estrutura da camada de revestimen- to acima mencionada, todas as partículas de óxido formadas na superfície da folha de aço não se movem sempre na camada de revestimento, mas algumas das partículas de óxido podem permanecer na folha de aço.

Na presente invenção, a fusão de Fe e Zn é promovida pela a- ção das partículas de óxido contidas na camada de revestimento. Se a tem- peratura de aquecimento e o tempo de manutenção estão nas faixas acima na etapa de fusão, uma fusão suficientemente uniforme é possível. Portanto, é possível terminar-se o tratamento de fusão enquanto a fase austenita nas folhas de aço não é reduzida. Conseqüentemente, as folhas de aço tendo as desejadas estruturas mistas da fase ferrita, fase bainita e fase austenita po- dem ser obtidas.

Exemplos Abaixo, a presente invenção será explicada em detalhes com exemplos, mas a presente invenção não é limitada por esses exemplos.

As folhas de aço de teste mostradas na Tabela 1 foram tratadas por recozimento de recristalização, revestimento, e fusão por um sistema de revestimento contínuo de zinco fundido de acordo com as condições mos- tradas na Tabela 2.

Tabela 1 Tabela 2 O banho de revestimento de zinco fundido foi ajustado para uma temperatura de banho de 500°C e uma composição de banho de Al de 0,1% em peso e o saldo de Zn e as inevitáveis impurezas. A atmosfera do forno de redução foi ajustada para uma razão de pressão parcial de vapor e pres- são parcial de hidrogênio (PH2O/PH2) introduzindo-se vapor no gás N2 ao qual 0 gás H2 é adicionado em uma quantidade de 10% em peso para ajus- tar-se a quantidade de introdução de vapor. A temperatura de recozimento e a razão PH2O/PH2 foram ajustadas para os valores mostrados na Tabela 2, cada uma das folhas de aço mostradas na Tabela 1 foi recozida para recris- talização, então foi imersa no banho de revestimento. A quantidade de re- vestimento foi ajustada para 60 g/m2 pela limpeza do gás nitrogênio. O tra- tamento de fusão foi executado pelo aquecimento da folha de aço no gás N2 a 500°C e mantendo-se por 30 segundos. A resistência das folhas de aço foi avaliada pela JIS Z 2201.490 MPa ou mais foi julgado como aceitável. O alongamento das folhas de aço foi avaliado obtendo-se uma resistência de peça de teste da JIS 5 e execu- tando-se um teste de tensão de temperatura comum a uma espessura de 50 mm e uma taxa de tensão de 10 mm/min. Uma folha apresentando um alon- gamento de 30% ou mais foi julgada como aceitável.

As partículas de óxido na camada de revestimento foram avalia- das polindo-se a seção transversal da camada de revestimento para expô-la e observando-se a mesma e capturando-se a imagem das partículas de oxi- do por um microscópio de varredura eletrônica (SEM). A imagem capturada pelo SEM foi digitalizada e as partes com um brilho correspondente aos óxi- dos foram extraídas pela análise da imagem para preparar uma imagem digi- tal. A imagem digital preparada foi liberada de ruídos, então os diâmetros circulares equivalentes das partículas foram medidos e foi descoberto o valor médio dos diâmetros circulares equivalentes para as partículas como um todo, detectadas no campo observado. A extensão da fusão de Fe-Zn da camada de revestimento foi avaliada selecionando-se aleatoriamente 10 pontos de análise em cada folha de aço e quantificando-se a concentração de Fe na camada de revestimento pela descarga brilhante da espectrometria de emissão ótica. O tamanho de cada ponto de análise foi tornado um diâmetro constante de 5 mm. Quando há pelo menos nove locações onde a concentração de Fe na camada de revestimento é de 7 a 15% em peso, uma folha é julgada aceitável, enquanto em outros casos ela é julgada como falha. Quando há duas ou mais loca- ções onde a concentração de Fe na camada de revestimento é de menos de 7% em peso, é julgado que a fusão é insuficiente e a folha falhou, enquanto quando há duas ou mais locações onde a concentração está acima de 15% em peso, é julgado que a fusão é excessiva e a folha falhou. A Tabela 3 apresenta os resultados da avaliação. Da tabela 3, os materiais de teste submetidos ao revestimento de zinco fundido que pas- saram em resistência, alongamento e grau de fusão foram todos exemplos da presente invenção. Os exemplos comparativos ou passaram em resistên- cia e alongamento, mas falharam no grau de fusão ou passaram em alon- gamento e no grau de fusão mas falharam na resistência. Também foi con- firmado que as camadas de revestimento nos materiais de teste submetidos ao revestimento de zinco fundido dos exemplos da presente invenção conti- veram partículas de óxido de pelo menos um tipo de óxido compreendido de um óxido de Al, óxido de Si, óxido de Mn, óxido complexo de Al e Si, óxido complexo de Al e Mn, óxido complexo de Si e Mn, ou óxido complexo de Al, Si, e Mn.

Tabela 3 Tabela 3 (continuação) P: passou F: falhou ND: não-detectado Aplicabilidade Industrial A folha de aço revestida com liga de zinco fundido da presente invenção é uma folha de aço que contém partículas de óxido na camada de revestimento, onde a área das partes não formadas da fase de liga Fe-Zn torna-se menor que 10% da área da folha de aço como um todo e a resis- tência e conformabilidade tornam-se superiores. De acordo com o processo de produção da presente invenção, é possível produzir-se a folha a um baixo custo apenas mudando-se as condições de operação de um sistema exis- tente de produção contínua de revestimento de zinco.

Claims (4)

1. Folha de aço revestida com liga de zinco fundido caracteriza- da por compreender uma folha de aço incluindo, em % em peso: C: 0,05 a 0,40%, Si: 0,2 a 3,0%, e Mn: 0,1 a 2,5% e também incluindo pelo menos um ou dois ou mais tipos de: P: 0,001% a 0,05%, S: 0,001% a 0,05%, Al: 0,01% a 2%, B: 0,0005% a menos que 0,01%, Ti: 0,01% a menos que 0,1%, V: 0,01% a menos que 0,3%, Cr: 0,01% a menos que 1%, Nb: 0,01% a menos que 0,1%, Ni: 0,01% a menos que 2,0%, Cu: 0,01% a menos que 2,0%, Co: 0,01% a menos que 2,0%, Mo: 0,01% a menos que 2,0%, com o saldo compreendendo Fe e as inevitáveis impurezas, tendo em sua superfície uma camada de revestimento de liga de Zn compreendida de Fe em uma concentração de 7 a 15% em peso, Al em uma concentração de 0,01 a 1% em peso, e o saldo sendo Zn e as inevitá- veis impurezas, a mencionada camada de revestimento contendo partículas de oxido de pelo menos um tipo de oxido selecionado de um oxido de Al, oxido de Si, oxido de Mn, oxido complexo de Al e Si, oxido complexo de Al e Mn, oxido complexo de Si e Mn, e oxido complexo de Al, Si e Mn sozinhos ou em combinação, em uma densidade de 1 x 108 partículas/cm2 a 1 x 1011 partícu- las/cm2 e o diâmetro médio do tamanho de partícula do mencionado oxido é 0,01 -1 ocm, em que a estrutura da mencionada folha de aço é uma estrutura complexa de uma fase ferrita, uma fase bainita, e uma fase residual austeni- ta.

2. Folha de aço revestida com liga de zinco fundido de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as mencionadas partí- culas de oxido são compreendidas de pelo menos um entre o oxido de silí- cio, oxido de manganês, oxido de alumínio, silicato de alumínio, silicato de manganês, oxido de manganês e alumínio, e silicato de manganês e alumí- nio.

3.

Processo de produção de uma folha de aço revestida com liga de zinco fundido compreendida dos ingredientes descritos como definidos na reivindicação 1, por um sistema de revestimento contínuo de zinco fundido, o mencionado processo de produção da folha de aço revestida com liga de zinco fundido caracterizado por fazer-se a temperatura de aquecimento T em uma etapa de re- cozimento de recristalização em um forno de redução do mencionado siste- ma ser de 650Ό a 900Ό, passando-se uma folha laminada a frio através de uma atmosfe- ra onde a razão PH20/PH2 da pressão parcial do vapor PH20 e da pressão parcial do hidrogênio PH2 da atmosfera do mencionado forno de redução é 1,4 x 10'10 T2 -1,0 x 10'7 T + 5,0 x 10'4 até 6,4 x 10'7 T2 + 1,7 x 10'4 T - 0,1, formando o oxido interno em uma região a partir da superfície da folha de aço até uma profundidade de 1,0 ocm, resfriando a folha de aço a uma taxa de resfriamento de 2 a 200Ό/3 até uma faixa de temperatura de 350 até 500 O, mantendo ali por 5 segundos a 20 minutos então executando sucessivamente o tratamento de revestimento de zinco fundido e o tratamento de fusão no qual o oxido interno migra para a camada de revestimento, em que as mencionadas partículas de oxido são compreendidas de pelo menos um entre oxido de silício, oxido de manganês, oxido de alu- mínio, silicato de alumínio, silicato de manganês, oxido de manganês e alu- mínio, e silicato de manganês e alumínio, e um diâmetro médio do tamanho de partícula do mencionado oxido é 0,01 a 1 ocm, em que a estrutura da mencionada folha de aço tem uma estru- tura complexa de uma fase ferrita, fase bainita, e fase residual austenita.