BRPI0702884B1

BRPI0702884B1 - Fiomáquina de aço e seu método de produção

Info

Publication number: BRPI0702884B1
Application number: BRPI0702884-9A
Authority: BR
Inventors: Shingo Yamasaki; Seiki Nishida; Makio Kikuchi
Original assignee: Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation
Priority date: 2006-10-12
Filing date: 2007-04-18
Publication date: 2018-05-15
Also published as: KR100940379B1; US20100212786A1; EP2083094B1; CN101331244A; KR20080058294A; JPWO2008044356A1; JP5233281B2; CN101331244B; ES2734903T3; EP2083094A1; BRPI0702884A2; US8168011B2; EP2083094A4; WO2008044356A1

Abstract

arame de aço de alta resistência excelente em ductilidade e método de produção do mesmo. a presente invenção fornece um, vergalhão excelente em ductilidade e um arame de aço produzido a partir do vergalhão como material de partida com alta produtividade a um bom rendimento e baixo custo. um vergalhão de aço duro de composição especificada é aquecido em uma faixa de temperaturas especificada para conduzir o patenteamento pós-reaustenitização e assim obter-se um arame de aço de alto carbono excelente em ductilidade que tenha uma estrutura perlita de uma razão de área de 97% ou mais e o saldo de estruturas não-perlita inclusive bainita, perlita degenerada e ferrita pró-eutectôide e cuja área de redução de fratura ra satisfaz as ex- pressões (1), (2) e (3) abaixo: ra <242> ramin em que ramin (1) = a - b x tamanho do bloco de perlita (<109>m) a = - 0,0001187 x ts (mpa)²+0,31814 ts( mpa) - 151,32 (2) b = 0,0007445 x ts (mpa) - 0,3753 (3)

Description

(54) Título: FIOMÁQUINA DE AÇO E SEU MÉTODO DE PRODUÇÃO (51) Int.CI.: C22C 38/00; C21D 9/52; C22C 38/14; C22C 38/54 (30) Prioridade Unionista: 12/10/2006 JP 2006-278781 (73) Titular(es): NIPPON STEEL & SUMITOMO METAL CORPORATION (72) Inventor(es): SHINGO YAMASAKI; SEIKI NISHIDA; MAKIO KIKUCHI

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para FIOMÁQUINA DE AÇO E SEU MÉTODO DE PRODUÇÃO.

Campo da Invenção [001] Esta invenção refere-se a fio-máquina de aço, arame de aço, e a um método de produção de fio-máquina de aço e de arame de aço. Mais particularmente, esta invenção refere-se ao cordão de aço usado, por exemplo, para reforçar os pneus radiais, vários tipos de correias industriais, e similares, para fio-máquina laminado adequado para uso em aplicações tais como arame para agulhas de máquinas de costura, a métodos de produção dos produtos mencionados anteriormente, e a um arame de aço produzido a partir do fio-máquina mencionado acima usado como material de partida.

Descrição da Técnica Relativa [002] No caso do arame de aço para cordão de aço usado como material para reforçar pneus radiais de automóveis e vários tipos de correias e mangueiras, ou arame de aço para aplicações em agulhas de costura, a prática geral é submeter um fio-máquina de aço laminado a quente e com resfriamento controlado de 5-6 mm de diâmetro até o estiramento primário para reduzi-lo a um diâmetro de 3-4 mm, e então para patentear o fio-máquina reduzido e conduzir um estiramento secundário para reduzi-lo a um diâmetro de 1-2 mm. O patenteamento final é então executado, seguido de revestimento com latão e um estiramento a seco final até um diâmetro de 0,15-0,40 mm. Um número de arames de aço extra finos obtido por este processo são torcidos em cabos trançados, fabricando, portanto, o cordão de aço.

[003] A ruptura que ocorre quando o fio-máquina está sendo processado em um arame de aço ou quando o arame de aço está sendo trançado geralmente provoca um declínio maior na produtividade e no rendimento. É, portanto, um forte requerimento de que o fio-máquina e o arame de aço que caem no campo técnico anteriormente mencionaPetição 870170088677, de 17/11/2017, pág. 5/36

2/24 do não se fratura durante o estiramento ou o desfiamento. Enquanto a ruptura pode ocorrer durante qualquer um dos processos de estiramento, ela ocorre mais prontamente durante o estiramento úmido final quando o diâmetro do arame de aço processado é extremamente fino. [004] Além disso, nos últimos anos tem-se visto um movimento crescente na direção de cordões de aço com peso mais leve e produtos similares para vários propósitos. Isto requer que os produtos acima mencionados ofereçam alta resistência de um nível que não possa ser alcançado por vergalhões de aço carbono, etc., com um teor de C de menos de 0,7% em massa, de forma que haja ainda um uso sempre maior de arame de aço tendo um teor de C de 0,75% em massa ou maior. Entretanto, aumentando-se o teor de C degrada-se a capacidade de estiramento e assim leva a uma quebra mais freqüente. Como resultado, uma necessidade muito forte é sentida para vergalhões que alcançam uma alta resistência do arame de aço por meio de um teor abundante de C e que é também excelente em capacidade de estiramento.

[005] Em resposta a tais necessidades industriais recentes, um número de técnicas foi proposto para aumentar a capacidade de estiramento de vergalhões de alto carbono tais como pelo controle da segregação e/ou da microestrutura por incorporação de elementos especiais.

[006] Por exemplo, a Patente Japanesa n° 2609387 apresenta um fio-máquina para arame de aço extra fino de alta resistência e alta dureza, um arame de aço extra fino de alta resistência e alta dureza, um produto retorcido que usa o arame extra fino, e um método de produção do arame de aço extra fino, onde o aço tem uma composição química especificada e a razão média de área do teor de cementita pró-eutectóide é prescrita. Entretanto, o fio-máquina apresentado por esta patente é de produção onerosa porque requer inclusão de um ou

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3/24 de ambos os elementos onerosos Ni e Co.

[007] Por outro lado, a redução da área de fio-máquina patenteado é uma função do tamanho de grão de austenita, e uma vez que isto torna possível melhorar a redução da área pelo refino do tamanho de grão de austenita, foram feitas tentativas para alcançar o refino do tamanho de grão da austenita pelo uso de carbonetos e/ou de nitretos de elementos tais como Nb, Ti e B como partículas de fixação. A Japanese Patent n° 2609387 apresenta outras melhorias da dureza/ductilidade de vergalhões extra finos pela incorporação de um ou mais elementos entre Nb: 0,01 - 0,1% em massa, Zr: 0,05 - 0,1% em massa e Mo: 0,02 a 0,5% em massa como elementos constituintes. Em adição, a Publicação de Patente Japanesa (A) n° 2001-131697 apresenta o refino do diâmetro do grão de austenita usando NbC. Entretanto, o alto preço desses elementos de adição aumenta os custos. Além disso, o Ni forma carboneto e nitreto bruto e o Ti forma óxido bruto, de forma que quando o arame é estirado até um diâmetro fino de, por exemplo, 0,40 mm ou menos, pode ocorrer fratura. Um estudo executado pelos inventores descobriu que a fixação com BN não é imediatamente capaz de refinar o diâmetro de grão da austenita até um grau que afete a redução de área.

[008] Além disso, as Publicações de Patente Japonesas (A) n^os2000-309849, S56-44747 e H01-316420 apresentam um aumento da capacidade de estiramento do fio-máquina de alto carbono pelo uso de Ti e B para fixar o soluto-sólido de N. Entretanto, relatórios publicados em anos recentes apontam que a capacidade de estiramento não pode ser aumentada facilmente pela fixação do soluto N antes do estiramento porque a decomposição da cementita no fio-máquina durante o estiramento aumenta a quantidade de C no soluto sólido.

[009] Além disso, embora as Publicações de Patente Japonesas (A) n^os 2000-355736 e 2004-137597 apresentem o uso de soluto-sólido

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4/24 de B para inibir a precipitação de ferrita, elas transmitem um alto risco de fratura do arame porque elas não levam em consideração o fato de que o soluto-sólido de B promove a precipitação de cementita bruta (Fe23(CB)6).

Sumário da Invenção [0010] A presente invenção foi concebida à luz das circunstâncias precedentes. Seu objetivo é fornecer um fio-máquina cuja excelente capacidade de trabalho a frio, particularmente excelente capacidade de estiramento, tornam-no ideal para cordão de aço, arame para agulhas de coser e aplicações similares, e também para fornecer arame de aço feito do fio-máquina como material de partida com alta produtividade a um bom rendimento e baixo custo.

[0011] Esta invenção alcança o objetivo precedente por um método de produção constituído para permitir a produção dos vergalhões de aço apresentado nos aspectos 1) a 3) abaixo, o estabelecimento do método de produção do fio-máquina de aço apresentado no aspecto 4) abaixo, e a produção do arame de aço de alta resistência apresentado no aspecto 5) abaixo.

1) Um fio-máquina de aço compreendendo uma estrutura perlita pós-patenteamento de uma razão de área de 97% ou mais e um saldo de estruturas não-perlitas incluindo bainita, perlita degenerada e ferrita pro-eutectóide, cuja redução de área de fratura RA satisfaz as Expressões (1), (2) e (3) abaixo e cujo limite de resistência à tração TS satisfaz a Expressão (4) abaixo:

RA > RAmin (1)

Onde RAmin = a - b x tamanho do bloco de perlita (mm) a = - 0,0001187 x TS (MPa)² + 0,31814 TS (MPa) - 151,32 (2) b = 0,0007445 x TS (MPa) - 0,3753 (3)

TS > 1000 x C (% em massa) - 10 x diâmetro do arame (mm) +

320 MPa (4)

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2) Um fio-máquina conforme 1) compreendendo, em % em massa, C: 0,70, a 1,10%

Si: 0,1 a 1,5%

Mn: 0,1 a 1,0%

Al: 0,01% ou menos Ti: 0,01% ou menos N: 10 a 60 ppm em massa

B: não menos que (0,77 x N (ppm em massa) - 17,4) ppm em massa ou 3 ppm em massa, o que for maior, e não maior que 52 ppm

em massa, e	Fe e as inevitáveis impurezas.
	o saldo de
3)	Um fio-máquina de aço conforme 2), também compreendendo,
em	% em massa,	um ou mais membros selecionados do grupo consis-
tindo em:
	Cr:	0,03 a 0,5%
	Ni:	0,5% ou menos (não incluindo 0%)
	Co:	0,5% ou menos (não incluindo 0%)
	V:	0,03% a 0,5
	Cu:	0,2% ou menos (não incluindo 0%)
	Mo:	0,2% ou menos (não incluindo 0%)
	W:	0,2% ou menos (não incluindo 0%)
	Nb:	0,1% ou menos (não incluindo 0%)
4)	Um método de produção do fio-máquina de aço conforme 1),

compreendendo:

[0012] aquecer um fio-máquina tendo a composição química de 2) ou 3) a uma temperatura entre Tmin apresentada abaixo e 1100°C e [0013] submeter o fio-máquina ao patenteamento em uma atmosfera de 500 a 650°C, na qual uma taxa de resfriamen to entre 800 e 650°C é de 50°C/s ou maior, [0014] a mencionada temperatura mínima de aquecimento Tmin

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6/24 sendo 850°C quando B (ppm em massa) - 0,77 x N (ppm em massa) > 0,0, e [0015] a mencionada temperatura mínima de aquecimento Tmin sendo Tmin = 1000 + 1450 / B (ppm em massa) - 0,77 N (ppm em massa) - 10)°C quando B (ppm em massa) - 0,77 N (pp m em massa) < 0,0.

5) Um arame de aço de alta resistência excelente em ductilidade, que é produzido submetendo-se o fio-máquina de aço de 1) ao estiramento a frio e que tenha um limite de resistência à tração de 2800 MPa ou maior.

Breve Descrição dos Desenhos [0016] A Figura 1 é um diagrama mostrando como a redução de área variou em função da razão de área não-perlita.

[0017] A Figura 2 é um diagrama mostrando como a redução de área variou em função do tamanho do bloco de perlita.

[0018] A Figura 3 é um diagrama mostrando como a redução real da área variou em função do limite de redução de área RAmin calculado conforme a Expressão (1).

Descrição Detalhada da Invenção [0019] Os inventores conduziram estudos em relação a como a composição química e as propriedades mecânicas de um fio-máquina afetam sua ductilidade. Suas descobertas estão apresentadas abaixo.

a) Embora o limite de resistência à tração possa ser aumentado pelo aumento do teor de metais de ligação tais como C, Si, Mn e Cr, um maior teor desses metais de ligação diminui a ductilidade, isto é, aumenta a freqüência de ruptura ao causar a redução no limite de trabalho durante o estiramento.

b) A ductibilidade pode ser estimada a partir do limite de resistência à tração e da redução da área antes do estiramento, isto é, após o tratamento térmico. A ductilidade após o tratamento térmico final aprePetição 870170088677, de 17/11/2017, pág. 10/36

7/24 senta uma correlação particularmente boa com o limite de resistência à tração e com a redução de área após o tratamento térmico final, e uma ductilidade muito boa é obtida quando a redução de área atinge ou excede um certo valor na correspondência com o limite de resistência à tração.

c) B forma um composto com N, e a quantidade de soluto- sólido de B é determinada pelas quantidades totais de B e N e a temperatura de aquecimento antes da transformação em perlita. O soluto-sólido de B segrega nos limites dos grãos de austenita. Durante o resfriamento a partir da temperatura da austenita no momento do patenteamento, é inibida a geração de microestruturas brutas, de baixa resistência tais como bainita, ferrita e perlita degenerada que se originaram nos limites dos grãos de austenita, e inibe particularmente a geração de bainita. Entre essas estruturas não-perlita, a bainita é aquela que tem o efeito mais adverso na ductibilidade. A bainita soma 60% ou mais da estrutura não-perlita. Quando o soluto-sólido B é deficiente, o efeito anterior é mínimo, e quando é excessivo, a transformação em perlita é precedida pela precipitação de Fe₂₃(CB)₆ bruto que degrada a ductilidade.

[0020] Esta invenção foi alcançada com base nas descobertas anteriores.

[0021] Os requisitos da invenção serão agora explicados em detalhes.

[0022] Estrutura e propriedades mecânicas do fio-máquina:

[0023] É sabido que a redução de área de um fio-máquina patenteado é melhorada pelo refino do tamanho do bloco de perlita, que é substancialmente proporcional ao diâmetro do grão de austenita, para 10 mm ou menos, e que os precipitados TiN, AlN, NbC, etc. contribuem para o refino dos grãos de austenita. Entretanto, em um fio-máquina para cordão de aço, a adição de Ti e/ou Al é difícil porque os óxidos brutos que formam provocam fratura do arame. O uso de Nb é tamPetição 870170088677, de 17/11/2017, pág. 11/36

8/24 bém difícil porque há o risco de formação de NbC bruto. Se o refino do tamanho do bloco de perlita deve ser alcançado sem o uso desses precipitados, é necessário diminuir-se a temperatura de aquecimento da austenita e/ou encurtar o tempo de aquecimento. Mas tal método é difícil de implementar em uma operação real porque torna o controle do diâmetro do grão de austenita estável e fino extremamente difícil. Em contraste, essa invenção é caracterizada em permitir o aumento da redução de área do fio-máquina, sem necessidade de refino do tamanho do bloco marcado, pela retenção de estruturas não-perlita constituídas de ferrita, perlita degenerada e bainita presentes no fiomáquina patenteado para 3% ou menos.

[0024] Os inventores descobriram que a redução da área de fratura RA do fio-máquina usado convencionalmente é correlacionado com o limite de resistência à tração TS e o tamanho do bloco de perlita como segue:

RA > Ramin (1)

Onde RAmin = a - b x tamanho do bloco de perlita (mm) a = - 0,0001187 x TS (MPa)² + 0,31814 TS (MPa) - 151,32 (2) b = 0,0007445 x TS (MPa) - 0,3753 (3) [0025] Eles também determinaram que os pontos de partida das fraturas que ocorrem durante os testes de tensão são estruturas nãoperlita que não apresentem estruturas lamelares regulares, especificamente ferrita pró-eutectóide que ocorrem nos limites de grãos γ prévios, bainita e/ou perlita degenerada, e descobriram que a redução da área de fratura pode ser dramaticamente melhorada pela restrição da fração de estrutura não-perlita para 3% ou menos, e que para reduzir as estruturas não-perlita é eficaz adicionar-se B e regular-se a temperatura de aquecimento antes do patenteamento de acordo com a quantidade de B adicionada, especificamente para conduzir o aquecimento antes do patenteamento a uma temperatura entre a temperatuPetição 870170088677, de 17/11/2017, pág. 12/36

9/24 ra de aquecimento mínimo Tmin definida pela expressão abaixo e 1100°C e conduzir o patenteamento em uma atmosfera de 500 a 650°C, na qual a taxa de resfriamento entre 800 e 6 50°C é de 50°C/s ou mais:

[0026] A mencionada temperatura mínima de aquecimento Tmin sendo 850°C quando B (ppm em massa) - 0,77 x N (ppm em massa) > 0,0, e [0027] A mencionada temperatura mínima de aquecimento Tmin sendo Tmin = 1000 + 1450 / (B (ppm em massa) - 0,77 x N (ppm em massa) - 10)°C quando B (ppm em massa) - 0,77 x N (ppm em massa) < 0,0.

[0028] Isto permite a produção de um fio-máquina de alta resistência tendo a redução de área definida pela expressão (1).

Composição química:

[0029] C: O C é um elemento que aumenta efetivamente a resistência do fio-máquina. Entretanto, a um teor de menos de 0,70% em massa, o C não pode ser facilmente feito para transmitir confiavelmente alta resistência ao produto final, enquanto a estrutura perlita uniforme torna-se difícil de ser alcançada devido à promoção da precipitação de ferrita pró-eutectóide nos limites de grãos de austenita. Quando o teor de C é excessivo, uma rede de cementita pró-eutectóide que surge nos limites dos grãos de austenita provoca a fácil fratura durante o estiramento do arame e também degrada marcadamente a dureza e a ductilidade do fio-máquina extra fino após o estiramento final. O teor de C é, portanto, definido como 0,70 a 1,10% em massa.

[0030] Si: O Si é um elemento que aumenta efetivamente a resistência. É também um elemento útil como desoxidante e, como tal, é um elemento requerido quando a invenção é aplicada a um fiomáquina de aço que não contenha Al. A ação desoxidante do Ti é muito baixa em um teor de menos de 0,1% em massa. Quando o teor de

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Si é excessivo, ele promove a precipitação de ferrita pró-eutectóide, mesmo em um aço hipereutectóide e também provoca a redução no limite de trabalho durante o estiramento. Em adição, ele atrasa a retirada mecânica de carepa (MD) no processo de estiramento. O teor de Si é, portanto, definido como 0,1 a 1,5% em massa.

[0031] Mn: Como o Si, o Mn é também um elemento útil como desoxidante. É também eficaz para melhorar a capacidade de endurecimento e também para melhorar a resistência do fio-máquina. O Mn também age para evitar a fragilização a quente pela fixação do S presente no aço como MnS. A um teor de menos de 0,1% em massa os efeitos acima mencionados não são prontamente obtidos. Por outro lado, o Mn é um elemento que se precipita facilmente. Quando presente em mais de 1,0% em massa, ele segrega particularmente na região central do fio-máquina, e uma vez que a martensita e/ou a bainita se formam na região de segregação, a ductilidade é degradada. O teor de Mn é, portanto, definido como 0,1 a 1,0% em massa.

[0032] Al: 0,01% em massa ou menos. Para garantir que o Al não gere inclusões metálicas de alumina dura, indeformável, que degradam a ductilidade e a estampabilidade do arame de aço, seu teor é definido como 0,01% em massa ou menos (incluindo 0% em massa). [0033] Ti: 0,01% em massa ou menos. Para garantir que o Ti não gere óxido duro, indeformável, que degrada a ductilidade e a estampabilidade do arame de aço, seu teor é definido como 0,01% em massa ou menos (incluindo 0% em massa).

[0034] N: 10 a 60 ppm em massa. N no aço forma um nitreto com B e assim trabalha para evitar o endurecimento do grão de austenita durante o aquecimento. Essa ação é eficazmente apresentada a um teor de N de 10 ppm em massa ou maior. A um teor muito alta de N, entretanto, os nitretos agem excessivamente para diminuir a quantidade de soluto-sólido de B presente na austenita. Em adição, o solutoPetição 870170088677, de 17/11/2017, pág. 14/36

11/24 sólido de N é susceptível de promover o envelhecimento durante o estiramento do arame. O limite superior do teor de N é, portanto, definido como 60 ppm em massa.

[0035] B: entre 3 ppm em massa ou (0,77 x N (ppm em massa)17,4) ppm em massa e 52 ppm em massa. Quando o B está presente, na solução sólida de austenita, ele segrega nos limites dos grãos e inibe a precipitação de ferrita, perlita degenerada, bainita e similares nos limites dos grãos. Por outro lado, a adição excessiva de B tem um efeito adverso na estampabilidade porque promove a precipitação de carboneto bruto, a saber Fe₂₂(CB)₆, na austenita. O limite inferior do teor de B é, portanto, definido como 3 ppm em massa ou (0,77 x N (ppm em massa) - 17,4) ppm em massa, o que for maior, e o limite superior é definido como 52 ppm em massa.

[0036] Os teores das impurezas P e S não são particularmente definidos, mas do ponto de vista de alcançar-se boa ductilidade, o teor de cada um é preferivelmente 0,02% em massa ou menos, similarmente aos arames de aço extra finos convencionais.

[0037] Embora o fio-máquina de aço usado na presente invenção tenha os elementos acima mencionados como seus componentes básicos, um ou mais dos seguintes elementos aditivos opcionais podem ser inclusos positivamente em adição com o propósito de melhorar a resistência, a dureza, a ductilidade e outras propriedades mecânicas. [0038] Cr: 0,03 a 0,5% em massa, Ni: 0,5% em massa ou menos, Co: 0,5% em massa ou menos, V: 0,03 a 0,5% em massa, Cu: 0,2% em massa ou menos, Mo: 0,2% em massa ou menos, W: 0,2% em massa ou menos, e Nb: 0,1% em massa ou menos (onde as faixas de teores de Ni, Co, Cu, Mo, W e Nb não incluem o% em massa). Será agora dada a explicação em relação a esses elementos.

[0039] Cr: 0,03 a 0,5% em massa. Como o Cr reduz o espaçamento lamelar, é um elemento eficaz para melhorar a resistência, a ductiliPetição 870170088677, de 17/11/2017, pág. 15/36

12/24 dade e outras propriedades do fio-máquina. Para tirar vantagem completa desses efeitos, o Cr é preferivelmente adicionado a um teor de 0,03% em massa ou maior. A um teor excessivo, entretanto, o Cr prolonga o tempo para o término da transformação, aumentando assim a probabilidade de ocorrência de martensita, bainita ou outras estruturas não suficientemente resfriadas no fio-máquina laminado a quente, e também degrada a capacidade de retirada mecânica da carepa. O limite superior do Cr é portanto definido como 0,5% em massa.

[0040] Ni: 0,5% em massa ou menos. O Ni não contribui substancialmente para a melhoria da resistência do fio-máquina, mas é um elemento que aumenta a dureza do arame estirado. A adição de 0,1% em massa ou mais de Ni é preferível para permitir efetivamente esta ação. A um teor excessivo, entretanto, o Ni prolonga o tempo para término da transformação. O limite superior do teor de Ni é, portanto, definido como 0,5% em massa.

[0041] Co: 1% em massa ou menos. O Co é um elemento eficaz para inibir a precipitação de cementita pró-eutectóide no produto laminado. A adição de 0,1 % em massa ou mais de Co é preferível para permitir efetivamente essa ação. A adição excessiva de Co é economicamente esbanjadora porque o efeito satura. O limite superior do teor de Co é, portanto, definido como 0,5 em massa.

[0042] V: 0,03 a 0,5% em massa. O V forma carbonitretos finos na austenita, evitando, portanto, o embrutecimento dos grãos de austenita durante o aquecimento e aumentando a ductilidade, e também contribui para a melhoria da resistência pós laminação. A adição de 0,03% em massa ou mais de V é preferível para permitir efetivamente esta ação. Entretanto, quando o V é adicionado em excesso, a quantidade de carbonitretos formada torna-se muito grande e o diâmetro de grão dos carbonitretos aumenta. O limite superior do teor de V é, portanto, definido como 0,5% em massa.

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13/24 [0043] Cu: 0,2% em massa ou menos. O Cu aumenta a resistência à corrosão do arame de aço extra fino. A adição de 0,1% em massa ou mais de Cu é preferível para permitir efetivamente essa ação. Entretanto, quando o Cu é adicionado em excesso, ele reage com o S para provocar a segregação de CuS nos limites dos grãos. Como resultado, ocorrem fendas no lingote de aço, no fio-máquina, etc., no curso da produção de fio-máquina. Para eliminar esse efeito adverso, o limite superior do teor de Cu é definido como 0,2% em massa.

[0044] Mo: O Mo aumenta a resistência à corrosão do arame de aço extra fino. A adição de 0,1% em massa ou mais de Mo é preferível para permitir efetivamente essa ação. A um teor excessivo, entretanto, o Mo prolonga o tempo para o término da transformação. O limite superior do teor de Mo é, portanto, definido como 0,2% em massa.

[0045] W: O W aumenta a resistência à corrosão do arame de aço extra fino. A adição de 0,1% em massa ou mais de W é preferível para permitir efetivamente essa ação. A um teor excessivo, entretanto, o W prolonga o tempo para o término da transformação. O limite superior do teor de W é, portanto, definido como 0,2% em massa.

[0046] Nb: O Nb aumenta a resistência à corrosão do arame de aço extra fino. A adição de 0,05% em massa ou mais de Nb é preferível para permitir efetivamente essa ação. A um teor excessivo, entretanto, o Nb prolonga o tempo para o término da transformação. O limite superior do teor de Nb é, portanto, definido como 0,1% em massa. [0047] Condições de estiramento [0048] Submetendo-se o fio-máquina de aço conforme o aspecto 1) desta invenção ao estiramento a frio, pode ser obtido um arame de aço de alta resistência excelente em ductilidade que é caracterizado por ter um limite de resistência à tração de 2800 MPa ou maior. A tensão verdadeira do arame estirado a frio é 3 ou maior, preferivelmente

3,5 ou maior.

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EXEMPLOS [0049] A presente invenção será agora explicada mais concretamente em relação aos exemplos de trabalho. Entretanto, a presente invenção não é de forma alguma limitada aos exemplos a seguir e deve ser entendido que modificações adequadas podem ser feitas sem sair da essência da presente invenção e que todas essas modificações caem dentro do escopo técnico da presente invenção.

[0050] Vergalhões de aço duro das composições apresentadas na Tabela 1 foram preparados para um diâmetro de 1,2 a 1,6 mm por patenteamento e estiramento e então patenteados por patenteamento em banho de Pb (LP) ou patenteamento em leito fluido (FBP).

[0051] A medição da fração de volume não-perlita foi conduzida pela inserção de resina em uma seção L de um fio-máquina laminado, pelo polimento da mesma com alumina, corrosão da superfície polida com picral saturado e observando-a com um microscópio de varredura eletrônica (SEM). A região observada pelo SEM foi dividida em Superfície, zonas de 1/4 D e 1/2 D (D sendo o diâmetro do arame) e 10 fotografias, cada uma de uma área medindo 50 x 40 mm, foram tiradas em locais aleatórios em cada zona com uma amplificação de 3000x. A razão de área das porções de perlita degenerada incluindo cementita granular dispersa, porções de bainita incluindo cementita em forma de placas dispersa com espaçamento de três ou mais vezes o espaçamento lamelar da porção perlita envolvente, e porções de ferrita próeutectóide precipitadas juntamente com a austenita foi submetida ao processamento de imagem e o valor obtido pela análise foi definido como a fração de volume de não-perlita.

[0052] O tamanho do bloco de perlita do fio-máquina patenteado foi determinado pela combinação de resina em uma seção L do fiomáquina, polindo-se a mesma, usando-se análise EBSP para identificar regiões fechadas por limites de uma diferença de orientação de 9

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15/24 graus como blocos individuais, e calculando-se o tamanho médio do bloco a partir do volume médio dos blocos.

[0053] Após o fio-máquina patenteado ter sido limpo da carepa por decapagem, foi-lhe transmitido um revestimento de fosfato de zinco pelo revestimento Bonde e submetido a estiramento contínuo a uma taxa de redução de área de 16 a 20% por passe, usando-se dados cada um tendo um ângulo de abordagem de 10 graus, obtendo-se assim um fio-máquina estirado de alta resistência com um diâmetro de 0,18 a 0,30 mm.

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Tabela 1

No.	Composição química (em massa exceto para B e N)
			C	Si	Mn	P	S	B (PPm)	Al	Ti	N (ppm)	Cr	Mo	Ni	Cu	V	Co	W	Nb
1		nvenção	0,70	0,30	0,45	0,019	0,025	24	0,000	0,000	20	-	-	-	-	-	-	-	-
2		nvenção	0,82	0,20	0,51	0,015	0,013	15	0,000	0,000	12	0,20	-	-	-	-	-	-	-
3		nvenção	0,82	0,20	0,49	0,010	0,007	16	0,000	0,000	50	-	-	-	-	-	-	-	-
4		nvenção	0,92	0,25	0,46	0,019	0,025	30	0,000	0,000	60	-	-	0,10	-	-	-	-	-
5		nvenção	0,87	1,20	0,5	0,008	0,007	46	0,000	0,000	50	0,20	-	-	-	-	-	-	-
6		nvenção	1,09	0,20	0,5	0,010	0,009	25	0,000	0,000	50	0,20	-	-	0,10	-	-	-	-
7		nvenção	0,92	0,60	0,5	0,025	0,020	30	0,000	0,000	25	-	-	-	-	-	-	0,10	0,10
8		nvenção	0,82	0,20	0,5	0,008	0,008	11	0,000	0,000	34	-	-	-	-	-	-	-	-
9		nvenção	0,82	0,20	0,5	0,008	0,008	11	0,000	0,000	20	-	-	-	-	-	-	-	-
10		nvenção	0,82	0,20	0,5	0,008	0,008	20	0,000	0,000	25	-	-	-	-	-	-	-	-
11		nvenção	0,82	0,20	0,5	0,008	0,008	20	0,000	0,000	35	-	-	-	-	-	-	-	-
12		nvenção	0,82	0,20	0,5	0,008	0,008	11	0,000	0,000	35	-	-	-	-	-	-	-	-
13		nvenção	0,82	0,20	0,5	0,008	0,008	15	0,000	0,000	25	-	-	-	-	-	-	-	-
14		nvenção	0,82	0,20	0,5	0,008	0,008	21	0,000	0,000	16	-	-	-	-	-	-	-	-
15		nvenção	0,82	0,22	0,5	0,008	0,008	20	0,000	0,000	35	0,20	-	-	-	0,20	-	-	-
A		nvenção	0,92	0,20	0,5	0,008	0,008	15	0,000	0,000	25	0,20	-	-	-	0,03	-	-	-
B		nvenção	0,92	0,20	0,5	0,008	0,008	10	0,000	0,000	21	0,20	-	-	-	0,06	-	-	-

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Tabela 1 (Continuação)

No.	Composição química (em massa exceto para B e N)
	C	Si	Mn	P	S	B (ppm)	Al	Ti	N (ppm)	Cr	Mo	Ni	Cu	V	Co	W	Nb
C	Invenção	1,02	0,20	0,5	0,008	0,008	15	0,000	0,000	25	0,20	-	-	-	0,03	-	-	-
D	Invenção	1,02	0,20	0,5	0,008	0,008	10	0,000	0,000	21	0,20	-	-	-	0,06	-	-	-
E	Invenção	0,82	0,21	0,48	0,009	0,009	12	0,000	0,000	24	0,03	-	-	-	-	-	-	-
F	Invenção	0,82	0,19	0,51	0,009	0,009	11	0,000	0,000	25	0,06	-	-	-	-	-	-	-
G	Invenção	0,92	0,20	0,5	0,008	0,008	9	0,000	0,000	23	0,05	-	-	-	0,04	-	-	-
H	Invenção	1,01	0,20	0,5	0,009	0,009	10	0,000	0,000	23	0,05	-	-	-	0,03	-	-	-
I	Invenção	1,02	0,20	0,5	0,008	0,008	8	0,000	0,000	21	0,04	-	-	-	-	-	-	-
16	Comparativa	0,70	0,30	0,6	0,008	0,007	11	0,000	0,000	35	-	0,20	-	-	-	-	-	-
17	Comparativa	0,82	0,20	0,5	0,010	0,009	2	0,000	0,000	50	0,20	-	-	-	-	-	-	-
18	Comparativa	0,90	0,20	0,8	0,010	0,009	60	0,000	0,000	25	-	-	0,10	-	-	-	-	-
19	Comparativa	0,87	1,70	0,4	0,015	0,013	20	0,000	0,000	25	0,20	-	-	-	-	-	-	-
20	Comparativa	1,30	1,00	0,3	0,015	0,013	20	0,000	0,000	25	-	-	-	-	-	0,30	-	-
21	Comparativa	0,92	0,30	1,5	0,015	0,013	20	0,000	0,000	25	-	-	-	-	0,20	-	-	-

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Tabela 1 (Continuação)

No.	Composição química (em massa exceto para B	e N)
	C	Si	Mn	P	S	B (ppm)	Al	Ti	N (ppm)	Cr	Mo	Ni	Cu	V	Co	W	Nb
22	Comparativa	0,82	1,00	0,5	0,025	0,020	20	0,000	0,000	25	-	-	-	-	0,20	-	-	-
23	Comparativa	0,96	0,20	0,5	0,010	0,009	0	0,000	0,000	25	0,20	-	-	-	0,10	-	-	-
24	Comparativa	0,82	0,20	0,5	0,010	0,009	0	0,000	0,000	25	-	-	-	-	-	-	-	-
25	Comparativa	0,82	0,20	0,5	0,010	0,009	0	0,000	0,000	25	-	-	-	-	-	-	-	-
26	Comparativa	0,82	0,20	0,5	0,010	0,009	0	0,000	0,000	25	-	-	-	-	-	-	-	-
27	Comparativa	0,82	0,20	0,5	0,010	0,009	0	0,000	0,000	25	-	-	-	-	-	-	-	-
28	Comparativa	0,82	0,20	0,45	0,019	0,025	24	0,000	0,000	25	-	-	-	-	-	-	-	-

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Petição 870170088677, de 17/11/2017, pág. 22/36

Tabela 2

No	Diâmetro r (mm)	Tempe- ratura de aque- cimento (C)	Método de patenteamento	Temperatura de patenteamento (°C)	800®650C taxa de resfriamento (C/Seg)	Resis- tência do produ- to paten- teado (Mpa)	Tamanho do bloco (mm)	Redução de área (%)	Tmin (°C)	RA min (%)	Razão de área não- perlita (%)	Diâmetro de estiramento final (mm)	Limite de resistência à tração de estiramento final (Mpa)	Nota
1	1,60	860	LP	575	348	1244	10	59	850	55	2,8	0,20	3776
2	1,40	880	LP	550	480	1310	12	56	850	55	2,4	0,22	3541
3	1,50	1100	LP	575	348	1328	36	56	955	40	1,3	0,22	3846
4	1,30	1000	LP	600	296	1313	21	52	945	49	2,1	0,20	3862
5	1,40	855	LP	570	119	1515	12	49	850	49	2,5	0,22	3930
6	1,40	1000	LP	550	480	1521	27	38	938	38	2,7	0,20	4321
7	1,45	870	LP	575	401	1466	10	56	850	53	2,8	0,20	4165
8	1,45	950	LP	575	386	1329	16	53	942	52	1,3	0,20	3844
9	1,30	950	FBP	575	149	1231	16	56	899	52	2,2	0,20	3560
10	1,50	870	LP	575	433	1329	12	57	850	54	2,6	0,18	3836
11	1,45	940	LP	575	373	1319	15	54	914	53	1,9	0,20	3881
12	1,40	1050	LP	575	386	1328	25	55	944	46	1,9	0,20	3841
13	1,30	920	LP	575	401	1339	16	53	898	52	1,9	0,20	3803

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Petição 870170088677, de 17/11/2017, pág. 23/36

Tabela 2 (Continuação)

No.	Diâmetro r (mm)	Tempe- ratura de aqueci- mento (°C)	Método de patenteamento	Temperatura de patenteamento (°C)	800®650° C taxa de resfriamento (°C/Seg)	Resis- tência do produ- to paten- teado (Mpa)	Ta- ma- nho do bloco ⁽m^m)	Redução de área (%)	Tmin (°C)	RA min (%)	Razão de área não- perlita (%)	Diâmetro de estiramento final (mm)	Limite de resistência à tração de estira- ra- mento final (Mpa)	Nota
14	1,50	920	FBP	570	173	1231	15	62	839	52	1,2	0,20	3364
15	1,40	1050	LP	575	373	1332	31	51	914	43	2,6	0,20	3918
A	1,50	950	FBP	575	148	1407	21	48	898	47	1,9	0,20	4053
B	1,40	950	FBP	575	146	1407	18	52	910	49	1,8	0,20	4197
C	1,50	950	FBP	575	142	1486	22	46	898	43	1,6	0,20	4394
D	1,45	950	FBP	575	146	1486	16	48	910	48	1,4	0,20	4550
E	1,45	950	FBP	575	143	1289	21	51	912	49	1,8	0,20	3881
F	1,45	950	FBP	575	146	1289	19	52	921	50	2,1	0,20	3883
G	1,40	950	FBP	575	150	1388	24	47	923	46	2,2	0,20	4179
H	1,40	950	FBP	575	150	1458	23	44	918	44	1,9	0,20	4313
I	1,40	950	FBP	575	152	1466	25	43	920	42	1,9	0,20	4337
16	1,40	850	LP	575	401	1261	15	33	944	53	4,1	0,20	3582
17	1,40	870	LP	570	417	1327	10	39	969	56	4,5	0,20	3770

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Petição 870170088677, de 17/11/2017, pág. 24/36

Tabela 2 (Continuação)

No	Diâmetro r (mm)	Tempe- ratura de aque- cimento (C)	Método de patenteamento	Temperatura de patenteamento (°C)	800®650° C taxa de resfriamento (C/Seg)	Resis- tência do produ- to paten- teado (Mpa)	Ta ma nho do blo co ⁽m m)	Redução de área (%)	Tmin (°C)	RA min (%)	Razão de área não- perlita (%)	Diâmetro de estiramento final (mm)	Limite de resistência à tração de estira- ra- mento final (Mpa)	Nota
18	1,50	860	LP	600	296	1326	11	56	850	55	2,9	0,20	3902	pró- eutectóide Θ
19	1,40	900	LP	575	401	1577	14	21	850	44	8,6	0,20	3967	pró- eutectóide a
20	1,20	920	LP	575	470	1799	11	23	850	26	4,7	0,20	3642	pró- eutectóide Θ
21	1,40	920	LP	575	4001	1519	14	31	850	47	3,8	0,20	4316	micro martensita
22	1,30	820	LP	600	343	1349	10	1	914	56	8,2	0,20	3685
23	1,50	950	FBP	575	144	1341	20	37	950	49	3,6	0,20	3944	Sem B
24	1,50	870	LP	575	373	1319	13	41	950	54	3,4	0,20	3881	Sem B

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Petição 870170088677, de 17/11/2017, pág. 25/36

Tabela 2 (Continuação)

No.	Diâmetro r (mm)	Tempe- ratura de aqueci- mento (C)	Método de patenteamento	Temperatura de patenteamento (°C)	800®650C taxa de resfriamento (C/Seg)
25	1,45	1050	LP	575	386
26	1,45	950	LP	575	386
27	1,45	90	LP	575	383
28	1,80	950	AP		30

Resis- tência do produ- to paten- teado (Mpa)	Ta- ma- nho do bloco (mm)
1339	28
1329	21
1323	10
1020	23

Redução de área (%)	Tmin (°C)	RA min (%)	Razão de área não- perlita (%)	Diâmetro de estiramento final (mm)	Limite de resistência à tração de estira- ra- mento final (Mpa)	Nota
28	950	44	5,2	0,20	3872	Sem B
39	950	49	3,8	0,20	3844	Sem B
44	950	56	4,2	0,20	3827	Sem B
28	850	43	2,7	0,18	3594	Limite de resistência à tração deficiente

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23/24 [0054] A Tabela 1 mostra as composições químicas dos produtos avaliados, e a Tabela 2 mostra suas condições de teste, tamanho de bloco e propriedades mecânicas.

[0055] Nas Tabelas 1 e 2, 1 a 15 e A a I são aços da invenção, e 16 a 28 são aços comparativos. A redução mínima de área representada pela Expressão (1) é designada por RAmin. Ramin significa o valor representado pela equação: RAmin = a - b x tamanho do bloco de perlita (mm).

[0056] 16 e 22 são casos nos quais a redução de área foi baixa devido a uma baixa temperatura de aquecimento antes do patenteamento que provocou a precipitação de nitreto e carboneto de B antes do patenteamento e assim tornou impossível obter-se um soluto-sólido de B adequado. 17 e 23 a 27 são casos nos quais a redução de área foi baixa porque a quantidade de B adicionada foi ou baixa ou nenhuma. 18 é um caso em que a redução de área foi baixa porque o teor excessivo de B provocou precipitação pesada de carboneto de B e cementita pró-eutectóide nos limites dos grãos de austenita. 19 é um caso no qual a precipitação de ferrita pró-eutectóide não pode ser inibida porque o teor de Si foi excessivo. 20 é um caso no qual a precipitação de cementita pró-eutectóide não pode ser inibida porque o teor de C foi excessivo. 21 é um caso no qual a formação de micro martensita não pode ser inibida porque o teor de Mn foi excessivo. 28 é um caso no qual o limite de resistência à tração prescrito não pode ser alcançado porque a taxa de resfriamento durante o patenteamento foi lenta.

[0057] Os aços da invenção A, B, C e D entre os Exemplos foram usados para produzir-se arames de aço para cordões de aço com 0,2 mm de diâmetro. Os arames de aço obtidos apresentaram limites de resistência à tração de 4053 MPa, 4197 MPa, 4394 MPa e 4550 MPa, respectivamente, e não experimentaram delaminação. Por outro lado,

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24/24 um produto similar feito do aço comparativo 21 teve TS de 4316 MPa e experimentou delaminação.

[0058] A Figura 1 mostra como a redução de área variou em função da razão de área não perlita nos aços da invenção e nos aços comparativos. Pode ser visto que os aços da invenção, que têm uma razão de área não-perlita de 3% ou menos, tenderam a ter alta redução de área. Entretanto, devido ao fato de que, conforme apontado anteriormente, a redução de área é também influenciada pelo limite de resistência à tração, algumas sobreposições de dados estão presentes.

[0059] A Figura 2 mostra como a redução de área variou em função do tamanho de bloco da perlita nos aços da invenção e nos aços comparativos. Pode ser visto que os aços da invenção tenderam a ter alta redução de área. Entretanto, devido ao fato de que, conforme apontado anteriormente, a redução de área é também influenciada pelo limite de resistência à tração, algumas sobreposições de dados estão presentes.

[0060] A Figura 3 mostra como a redução de área real variou em função do limite inferior da redução de área Ramin representado pela Expressão (1). Pode ser visto que as reduções de área dos aços da invenção foram maiores que RAmin.

[0061] Nas Figuras. 1 a 3, 0 indica um aço da invenção e representa um aço comparativo.

[0062] Esta invenção permite a produção de cordão de aço usável como material de reforço em, por exemplo, pneus radiais, vários tipos de correias industriais, e similares, e também de vergalhões laminados adequado para uso em aplicações tais como aço para agulhas de cozer.

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1/2

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Fio-máquina de aço caracterizado pelo fato de compreender, em % em massa:

C: 0,70, a 1,10%,

Si: 0,1 a 1,5%,

Mn: 0,1 a 1,0%,

Cr: 0,03 a 0,5%,

Al: 0,01% ou menos,

Ti: 0,01% ou menos,

N: 10 a 60 ppm em massa,

B: não menos que (0,77 x N (ppm em massa) - 17,4) ppm em massa ou 3 ppm em massa, o que for maior, e não maior que 52 ppm em massa, e um saldo de Fe e impurezas inevitáveis; e uma estrutura perlita pós-patenteamento tendo uma razão de área de 97% ou maior e um saldo de estruturas não-perlita inclusive bainita, perlita degenerada e ferrita pró-eutética, em que a redução de área de fratura RA satisfaz as Expressões (1), (2) e (3) abaixo e cujo limite de resistência à tração TS satisfaz a expressão (4) abaixo:

RA > RAmin

..(1) onde RAmin = a - b x tamanho do bloco de perlita (mm) a = - 0,0001187 x TS (MPa)² + 0,31814 x TS (MPa) - 151,32 ..(2) b = 0,0007445 x TS (MPa) - 0,3753 ..(3)

TS > 1000 x C (% em massa) - 10 x diâmetro do arame (mm) + 320 MPa (4), em que o tamanho do bloco de perlita é maior ou igual a 10 micrômetros.
2. Fio-máquina de aço de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda, em % em massa, um

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2/2 ou mais membros selecionados do grupo consistindo em:

Ni: 0,5% ou menos (não incluindo 0%),

Co: 0,5% ou menos (não incluindo 0%),

V: 0,03% a 0,5,

Cu: 0,2% ou menos (não incluindo 0%),

Mo: 0,2% ou menos (não incluindo 0%),

W: 0,2% ou menos (não incluindo 0%), e

Nb: 0,1% ou menos (não incluindo 0%).
3. Fio-máquina de aço de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ter sido sujeito a estiramento a frio para produzir um arame de aço que possui um limite de resistência à tração de 2800 MPa ou maior.
4. Método de produção do fio-máquina de aço como definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender:

- aquecer um fio-máquina de aço tendo a composição química da reivindicação 1 a uma temperatura entre Tmin apresentada abaixo e 1100°C;

- resfriar o fio-máquina aquecido entre 800°C e 650 °C com uma taxa de resfriamento entre 800 e 650°C de 50°C/s ou maio r, e submeter o fio-máquina de aço resfriado a um tratamento de patenteamento em uma atmosfera de 500°C a 650°C; e

- submeter o fio-máquina a trabalho a frio; sendo que a mencionada temperatura mínima de aquecimento Tmin é de 850°C q uando B (ppm em massa) - 0,77 x N (ppm em massa) > 0,0, e

- a mencionada temperatura mínima de aquecimento Tmin é de Tmin = 1000 + 1450 / (B (ppm em massa) - 0,77 x N (ppm em massa) - 10)°C quando B (ppm em massa) - 0,77 x N (ppm em massa) < 0,0.

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