BRPI0702910A2

BRPI0702910A2 - chapa grossa de aço de alta resistência superior em capacidade de captura de trinca

Info

Publication number: BRPI0702910A2
Application number: BRPI0702910-1A
Authority: BR
Inventors: Kiyotaka Nakashima; Masanori Minagawa; Kouji Ishida; Akira Ito
Original assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2006-04-13
Filing date: 2007-04-13
Publication date: 2011-03-22
Also published as: CN101341269A; BRPI0702910B1; JP2007302993A; US7914629B2; EP2006407B1; EP2006407B9; CN101341269B; EP2006407A4; WO2007119878A1; PL2006407T3; EP2006407A1; JP4058097B2; KR20080027903A; DK2006407T3; US20090092515A1; DE602007009814D1; KR100904784B1

Abstract

CHAPA GROSSA DE AçO DE ALTA RESISTENCIA SUPERIOR EM CAPACIDADE DE CAPTURA DE TRINCA. A presente invenção refere-se a uma chapa grossa de aço superior na capacidade de captura de trinca, de alta resistência, livre de deterioração de tenacidade de HAZ e livre de anisotropia, essa placa de aço contendo, em % em massa, C: 0,03 a 0,15%, Si: 0,1 a 0,5%, Mn: 0,5 a 2,0%, P: 0,02%, 5: 0,01%, Aí: 0,001 a 0,1%, Ti: 0,005 a 0,02%, Ni: 0,15 a 2%, e N: 0,001 a 0,008% e tendo um saldo de ferro e impurezas inevitáveis como componentes químicos, tendo uma microestrutura de uma ferrita e/ou uma estrutura de perlita com bainita como a fase de matriz, e tendo um diâmetro equivalente de círculo médio de grãos de cristal com um ângulo de desorientação de cristal de 15 ou mais de 15 pm ou menos nas regiões de 10% de espessura de placa a partir das superfícies dianteira e traseira e de 40 pm ou menos na outra região incluindo a parte central da espessura de placa.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CHAPAGROSSA DE AÇO DE ALTA RESISTÊNCIA SUPERIOR EM CAPACIDA-DE DE CAPTURA DE TRINCA".

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção refere-se a uma chapa grossa de aço dealta resistência superior na capacidade de captura de trinca.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

Está sendo requerido que a chapa grossa de aço usada paraconstrução naval, construção, tanques, estruturas marinhas, tubulações eoutras estruturas exibam a capacidade de suprimir a propagação de fraturasfrágeis, isto é, uma capacidade de captura de trinca, de modo a se suprimi-rem as fraturas frágeis destas estruturas. Nos últimos anos, juntamente como aumento das estruturas, uma chapa grossa de aço de alta resistência comum limite de escoamento de 390 MPa a 500 MPa e uma espessura de placade 40 mm a 100 mm está sendo usada em casos crescentes. Contudo, emgeral, a resistência e a espessura de placa são contraditórias na capacidadede captura de trinca. A capacidade de captura de trinca acima cai juntamen-te com um aumento na resistência e na espessura de placa. Por esta razão,uma tecnologia para melhoria da capacidade de captura de trinca em umachapa grossa de aço de alta resistência é desejada.

Como uma tecnologia para melhoria da capacidade de capturade trinca, por exemplo, o método de controle de tamanho de grão de cristal,o método de controle da segunda fase frágil e o método de controle da textu-ra são conhecidos.

Como o método de controle do tamanho de grão de cristal, atecnologia descrita na Publicação de Patente Japonesa (A) N9 61-235534,na Publicação de Patente Japonesa (A) N9 2003-221619, e na Publicação dePatente Japonesa (A) N9 5-148542 é conhecida. Isto usa ferrita como a fasede matriz e torna a ferrita mais fina, de modo a melhorar a capacidade decaptura de trinca.

Ainda, como o método de controle da segunda fase frágil, há atecnologia descrita na Publicação de Patente Japonesa (A) N9 59-47323.Esta dispersa uma segunda fase frágil fina (por exemplo, martensita) na fer-rita formando a fase de matriz, de modo a causar fissuras finas na segundafase frágil nas extremidades de frente das fissuras frágeis e, desse modo,liberar as condições de tensão nas pontas de fissura.

Ainda, como o método de controle de textura, há a tecnologiadescrita na Publicação de Patente Japonesa (A) Nq 2002-241891. Esta pro-move a formação de uma textura de plano {211} paralela à superfície lami-nada em um aço de fase única de bainita de carbono ultrabaixo (C <0,003%).

Contudo, estas tecnologias têm os problemas a seguir.

A tecnologia de controle do tamanho de grão usa ferrita maciacomo uma fase de matriz, de modo que obter uma chapa grossa de aço dealta resistência é difícil.

Ainda, com a tecnologia de controle da segunda fase frágil, amartensita é dispersa na ferrita, de modo que a propriedade de iniciação defissura da fratura frágil termina se deteriorando notadamente.

Ainda, uma vez que a ferrita é usada como a fase de matriz, aobtenção de uma chapa grossa de aço de alta resistência é difícil, da mesmaforma.

Ainda, na tecnologia para controle da textura, um aço de carbo-no ultrabaixo é usado, e a estrutura é tornada uma fase única de bainita parapromoção da formação de uma textura uniforme na direção de espessura deplaca, de modo que a capacidade de captura de trinca não pode ser nota-damente melhorada. Ainda, a carga requerida para a fabricação de aço paraa obtenção de um aço de carbono ultrabaixo é extremamente grande.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

A presente invenção foi feita considerando-se a situação acima etem como seu objetivo a capacidade de prover uma chapa grossa de aço dealta resistência superior na capacidade de captura de trinca, a qual é de altaresistência, livre de deterioração da tenacidade de HAZ (zona termicamenteafetada) e livre de anisotropia, a um custo baixo de fabricação.

Para a obtenção do objetivo acima, a chapa grossa de aço dealta resistência de acordo com a presente invenção é conforme se segue:

(1) Uma chapa grossa de aço de alta resistência contendo, em% em massa, C: 0,03 a 0,15%, Si: 0,1 a 0,5%, Mn: 0,5 a 2,0%, P: <0,02%, S:< 0,01%, Al: 0,001 a 0,1%, Ti: 0,005 a 0,02%, Ni: 0,15 a 2%, e N: 0,001 a0,008% e tendo um saldo de ferro e impurezas inevitáveis como componen-tes químicos, tendo uma microestrutura de uma ferrita e/ou uma estrutura deperlita com bainita como a fase de matriz, e tendo um diâmetro equivalentede círculo médio de grãos de cristal com um ângulo de desorientação decristal de 15Q ou mais de 15 pm ou menos nas regiões de 10% de espessurade placa a partir das superfícies dianteira e traseira e de 40 pm ou menos naoutra região incluindo a parte central da espessura de placa.

(2) Uma chapa grossa de aço de alta resistência superior na ca-pacidade de captura de trinca, conforme estabelecido em (1) caracterizadapor conter, adicionalmente, em % em massa, um ou mais dentre Cu: 0,1 a1%, Cr: 0,1 a 1%, Mo: 0,05 a 0,5%, Nb: 0,005 a 0,05%, V: 0,02 a 0,15%, e B:0,0003 a 0,003% como componentes químicos.

(3) Uma chapa grossa de aço de alta resistência superior na ca-pacidade de captura de trinca, conforme estabelecido em (1) ou (2), caracte-rizada por conter, adicionalmente, em % em massa, um ou mais dentre Ca:0,0003 a 0,005%, Mg: 0,0003 a 0,005%, e REM: 0,0003 a 0,005% comocomponentes químicos.

(4) Uma chapa grossa de aço de alta resistência superior na ca-pacidade de captura de trinca, conforme estabelecido em qualquer um de (1)a (3), caracterizada pelo fato de que planos {100} formando um ângulo de ±159 com respeito ao plano vertical com a direção de carreamento terem umarelação de área de 30% ou menos nas ditas regiões de 10% de espessurade chapa das superfícies dianteira e traseira.

(5) Uma chapa grossa de aço de alta resistência superior na ca-pacidade de captura de trinca, conforme estabelecido em qualquer um de (1)a (4), caracterizada pelo fato de os referidos planos {100} formando um ân-gulo de + 15- com respeito ao plano vertical com a direção de carregamentoterem uma relação de área de 15% ou menos nas referidas regiões incluindoa parte central da espessura de placa além das referidas regiões de 10% deespessura de placa a partir das superfícies dianteira e traseira.

(6) Uma chapa grossa de aço de alta resistência superior na ca-pacidade de captura de trinca, conforme estabelecido em qualquer um de (1)a (5), caracterizada pelo fato de a espessura de placa ser de 40 mm oumais.

(7) Uma chapa grossa de aço de alta resistência superior na ca-pacidade de captura de trinca, conforme estabelecido em qualquer um de (1)a (6), caracterizada pelo fato de o limite de escoamento ser de 390 MPa oumais.

De acordo com a presente invenção, a placa de aço se tornaextremamente superior na capacidade de captura de trinca, de alta resistên-cia, mesmo se espessa na espessura de placa, e livre de deterioração natenacidade de HAZ, de modo que se torna possível diminuir o custo e melho-rar a segurança de estruturas de aço soldadas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A figura 1 é uma vista que mostra a relação entre a quantidadede adição de Nitrogênio e o tamanho de grão de cristal.

A figura 2 é uma vista que mostra um mapa de fronteira de grãoobtido pela medição pelo método de EBSP.

A figura 3 é uma vista que mostra um mapa de plano {100} obti-do pela medição pelo método de EBSP.

MELHOR MODO PARA REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO

Abaixo, as modalidades da presente invenção serão explicadas.

A chapa grossa de aço de alta resistência de acordo com a presente modali-dade tem uma microestrutura compreendida por ferrita e/ou uma estruturade perlita com bainita como a fase de matriz e é controlada no tamanho degrão de cristal e na textura na direção de espessura de placa de modo a sermelhorada na capacidade de captura de trinca.

A razão para tornar a bainita a fase de matriz é obter uma placade aço com uma espessura de placa espessa e alta resistência. Com ferritacomo a fase de matriz, a obtenção de uma placa de aço como essa é difícil.Se tornar a bainita a fase de matriz permite que a placa de aço da espessurade placa desejada e resistência seja obtida, a ferrita e/ou a perlita tambémpodem ser tornadas a segunda fase.

Em geral, o tamanho de grão da bainita depende do tamanho degrão da austenita antes da transformação para bainita. Por esta razão, tornaro tamanho de grão da bainita mais fino é difícil. Em oposição a isto, os in-ventores se engajaram em estudos intensivos e, como resultado, aprende-ram que ao se tornar a quantidade de adição de Ni um valor adequado, épossível tornar o tamanho de grão da bainita mais fino.

O gráfico da figura 1 mostra a relação entre a quantidade de adi-ção de Ni e o diâmetro equivalente de círculo médio dos grãos de cristal ten-do um ângulo de desorientação de cristal de 152 ou mais em uma estruturade bainita (tamanho de grão de cristal) no caso de mudança da taxa de res-friamento após uma laminação a quente para de 5 a 30 eC/s. Os outroscomponentes químicos além de Ni são, em % massa, C: 0,01%, Si: 0,2%,Mn: 1,3%, P: 0,005%, S: 0,003%, Al: 0,03%, Ti: 0,01%, e N: 0,003%. A partirdeste gráfico, revela-se que, caso se aumente a quantidade de Ni adiciona-da, os grãos de cristal se tornam mais finos e, ainda, caso se aumente a ta-xa de resfriamento, os grãos de cristal se tornam mais finos.

A taxa de resfriamento de uma placa de aço de uma espessurade placa de mais de 40 mm freqüentemente é de em torno de 30 QC/s nasregiões de 10% de espessura de placa a partir das superfícies dianteira etraseira da placa de aço (referidas a partir deste ponto como "as partes decamada de superfície da placa de aço"). Neste caso, a outra região além daspartes de camada de superfície da placa de aço incluindo a parte central daespessura de placa (abaixo denominada a "parte central da placa de aço")freqüentemente é de em torno de 5 QC/s. O fato que, quando se torna aquantidade de Ni adicionada de 0,15% ou mais nesta taxa de resfriamento,os tamanhos de grão de cristal nas partes de camada de superfície da placade aço e na parte central da placa de aço se tornam de 15 pm ou menos e40 μιη ou menos pode ser lido a partir da figura 1.

Ainda, neste caso, foi aprendido que, quando o tamanho de grãode cristal é de 15 μηι ou menos nas partes de camada de superfície da placade aço e é de 40 pm ou menos na parte central da placa de aço, uma capa-cidade de captura de trinca alta de um Kca a -10 gC de 170 MPa.m0'5 oumais é exibida.

A figura 2 é um mapa de fronteira de grão mostrando os resulta-dos de medição pelo método de EBSP na chapa grossa de aço de uma es-pessura de placa de 80 mm tendo como componentes químicos, em % emmassa, C: 0,08%, Si: 0,2%, Mn: 1,1%, P: 0,005%, S: 0,005%, Al: 0,01%, Ti:0,008%, Ni: 1,0%, N: 0,002%, Nb: 0,015%, B: 0,001%, e Ca: 0,001%. Noexemplo mostrado na figura 2, o tamanho de grão de cristal é de 6 μιη emuma porção posicionada 5 mm abaixo da superfície da placa de aço, 11 μιτιem uma porção posicionada a 14 da espessura de placa a partir da superfíciee 18 μηι em uma porção posicionada a Vz da espessura de placa. A chapagrossa de aço tendo um tamanho de grão de cristal de 15 μιη ou menos naspartes de camada de superfície da placa de aço e de 40 μηι ou menos naparte central da placa de aço exibe uma capacidade de captura de trinca altade um Kca a -10 9C de 200 MPa.m0'5.

Quanto mais fino o tamanho de grão de cristal, melhor a capaci-dade de captura de trinca, mas, se considerarmos a produtividade, o limiteinferior do tamanho de grão de cristal preferencialmente é de 3 μηη nas par-tes de camada de superfície da placa de aço e de 10 μιτι na parte central daplaca de aço.

A razão porque o tamanho de grão de cristal se tornar mais finoresulta na capacidade de captura de trinca se tornar melhorada desta formaé conforme se segue: na fronteira de grão de cristal, a orientação de cristaldifere entre grãos de cristal adjacentes, de modo que, nesta parte, a direçãona qual a fissura se propaga difere. Por esta razão, ocorrem regiões semfratura. Devido às regiões sem fratura, a tensão é compartilhada e se tornauma tensão de fechamento de fissura. Portanto, a força condutora para pro-pagação de fissura cai, e a capacidade de captura de trinca é melhorada.Ainda, as regiões sem fratura finalmente fraturam por uma fratura dúctil, demodo que a energia requerida para uma fratura frágil seja absorvida. Poresta razão, a capacidade de captura de trinca é melhorada.

Em geral, na camada de superfície de chapa grossa de aço,uma fratura frágil não ocorre facilmente e uma região de fratura dúctil (beira-da de fratura oblíqua) facilmente se forma. Se a camada de superfície setornar de grão mais fino e a espessura da camada de grão mais fino se tor-nar maior, a região de beirada de fratura oblíqua será aumentada. Na regiãosem fratura antes da formação da beirada de fratura, a tensão é comparti-lhada e se torna uma tensão de fechamento de fissura. Ainda, a energia re-querida para uma fratura frágil é absorvida pela formação da beirada de fra-tura oblíqua. Por esta razão, a capacidade de captura de trinca é melhorada.

A razão para tornar o ângulo de desorientação de cristal comgrãos adjacentes de 15Q ou mais é que, caso menor do que 15° as fronteirasde grão de cristal não se tornam facilmente resistentes a uma propagaçãodas fissuras frágeis e o efeito acima de melhoria da capacidade de capturade trinca é reduzido. Ainda, a razão para tornar o tamanho de grão de cristaldas partes de camada de superfície da placa de aço de 15 pm ou menos éque, caso além de 15 μιτι, a tenacidade requerida para a formação de umabeirada de fratura oblíqua não pode ser obtida. A razão para tornar o tama-nho de grão de cristal da parte central da placa de aço de 40 μιη ou menos éque, caso além de 40 pm, a tenacidade cai, uma propagação de fissurasfrágeis dentro da espessura de placa se torna dominante, e a força conduto-ra para fraturas nas partes de camada de superfície se torna maior, por meiodo que se torna mais difícil a formação de beiradas de fratura oblíqua.

Por outro lado, as fraturas frágeis ocorrendo na placa de aço sepropagam ao longo do plano de clivagem do plano {100}, de modo que éaprendido que se uma textura de plano {100} se desenvolver no plano verti-cal com a direção de carregamento, o efeito de melhoramento da capacida-de de captura de trinca, quando do controle do tamanho de grão de cristaldesta forma, termina sendo reduzido.

Neste momento, se a textura do plano {100} formando um ângu-lo de + 159 com respeito ao plano vertical em relação à direção de carrega-mento se tornar, por uma relação de área, 30% ou menos nas regiões deespessura de placa de 10% a partir das superfícies dianteira e traseira (par-tes de camada de superfície da placa de aço), será aprendido que o efeitode melhoramento da capacidade de captura de trinca devido à finura aumen-tada do tamanho de grão de cristal pode ser exibido e um valor suficiente dacapacidade de captura de trinca é mostrado. Adicionalmente, em região ou-tra que as partes de superfície de camada da chapa de aço que inclui a par-te do centro da espessura de chapa (parte de dentro da chapa de aço), éensinado que se fizer a relação de área de textura 15% ou menos, o efeitoda melhoria da capacidade de captura de trinca devido à fineza aumentadado tamanho do grão de cristal que pode ser exibida e valor suficiente da ca-pacidade de captura de trinca são mostrados.

A figura 3 é um mapa do plano {100} mostrando os resultados demedição pelo método de EBSP na chapa grossa de aço usada na figura 2.No exemplo mostrado na figura 3, as partes em preto são os planos {100}formando um ângulo de ± 15Q com respeito ao plano vertical para a tensãoexterna. A relação de área dos planos {100} é de 14% na posição 5 mm a-baixo da superfície do material de aço, 14% em uma porção posicionada a 14da espessura de placa a partir da superfície, e 6% em uma porção posicio-nada a 1/2 da espessura de placa. Uma chapa grossa de aço com uma rela-ção de área {100} de 30% ou menos nas partes de camada de superfície daplaca de aço e de 15% ou menos na parte central da placa de aço, destaforma, conforme explicado acima, exibe uma capacidade de captura de trin-ca alta de um Kca a -10 qC de 200 MPa.m0,5. Ainda, se observarmos a su-perfície de fratura da peça de teste, uma beirada de fratura oblíqua de emtorno de 10% da espessura de placa foi observada nas partes de camada desuperfície.

Quanto menor a relação de área dos planos {100}, melhor a ca-pacidade de captura de trinca, mas, caso extremamente pequena, a outratextura cresce e uma anisotropia termina ocorrendo na capacidade de captu-ra de trinca, de modo que a relação para as partes de camada de superfícieda placa de aço preferencialmente seja de 5% ou mais e para a parte centralda placa de aço seja de 3% ou mais.O efeito acima de melhoria da capacidade de captura de trinca éparticularmente notável em uma placa de aço com um limite de escoamentode 390 a 500 MPa e uma placa de aço com uma espessura de placa de 40 a100 mm. A razão é que na região em que o limite de escoamento é menordo que 390 MPa ou maior do que 500 MPa e a espessura de placa é menordo que 40 mm ou maior do que 100 mm, é difícil formar uma distribuição emque o tamanho de grão de cristal ou a textura difere na direção de espessurade placa, tal como prescrito na presente invenção.

Abaixo, as razões para limitação das quantidades dos elementosserão explicadas.

O C tem que ser de 0,03% ou mais para se garantirem a resis-tência e a tenacidade da chapa grossa de aço. Este é o limite inferior. Ainda,caso C exceda a 0,15%, é difícil garantir uma boa tenacidade de HAZ, demodo que isto se torna o limite superior.

O Si é efetivo como um elemento de desoxidação e elementosde aumento de resistência, de modo que 0,1% ou mais é necessário, mascaso além de 0,5%, a tenacidade de HAZ se deteriora grandemente, de mo-do que este é o limite superior.

O Mn tem que ser de 0,5% ou mais, de modo a se garantiremeconomicamente a resistência e a tenacidade do material de matriz de cali-bre espesso. Contudo, caso Mn seja adicionado além de 2,0%, a segrega-ção de centro se tornará notável. O material de matriz nesta parte e a tena-cidade de HAZ se deterioram, de modo que este é o limite superior.

O P é um elemento de impureza e tem que ser reduzido para0,02% ou menos para se garantir de forma estável a tenacidade de HAZ.

Ainda, o S também é um elemento de impureza e tem que serreduzido para 0,01% ou menos para se garantirem de forma estável as ca-racterísticas do material de matriz e a tenacidade de HAZ.

O Al funciona para a desoxidação e é requerido para redução doelemento de impureza O. Além de Al, Mn e Si também contribuem para adesoxidação, mas, mesmo se estes elementos forem adicionais, caso0,001 % ou mais de Al não esteja presente, é difícil suprimir de forma estávelo O. Contudo, caso Al seja de mais de 0,1%, óxidos grosseiros à base dealumina e seus agrupamentos são formados e o material de matriz e a tena-cidade de HAZ são prejudicados, de modo que este é tornado o limite superior.

O Ti é importante na presente invenção. Pela adição de Ti, TiN éformado e é possível impedir os graus de austenita de se tornarem maioresno tamanho no momento do aquecimento da chapa grossa de aço. Confor-me explicado acima, se o tamanho de grão de austenita se tornar maior, otamanho de grão da bainita após a transformação também se tornará maior,de modo que para obter o tamanho necessário de grãos de bainita, o Ti temque ser adicionado em uma quantidade de 0,005% ou mais. Contudo, umaadição excessiva de Ti convida a uma queda na tenacidade de HAZ devido àformação de TiC, de modo que 0,02% foi tornado o limite superior.

O Ni é o mais importante na presente invenção. Pelo controle daquantidade de adição de Ni para um valor adequado desta forma e contro-lando-se a taxa de resfriamento no processo de resfriamento da placa deaço, da forma acima, as subunidades de bainita, isto é os grãos de cristalquando da definição da fronteira em que o ângulo de desorientação de cris-tal é de 15g ou mais como a fronteira de grão, podem ser feitos mais finos.Para exibição deste efeito, a quantidade de ângulo de Ni tem que ser de0,15% ou mais. Contudo, Ni é um elemento dispendioso. Uma adição exces-siva é dispendiosa. Ainda, também há um limite superior para o efeito deadição de Ni, de modo que 2% preferencialmente sejam feitos o limite supe-rior.

O N é importante na presente invenção. Conforme explicado a-cima, o TiN tem que ser formado no material de aço, de modo que 0,001%seja feito o limite inferior. Por outro lado, se a quantidade de adição de N setornar excessiva, uma fragilização do material de aço é incorrida, de modoque 0,008% é tornado o limite superior.

Ainda, além dos elementos adicionados acima, em % em massa,um ou mais dentre Cu: 0,1 a 1%, Cr: 0,1 a 1%, Mo: 0,05 a 0,5%, Nb: 0,005 a0,05%, V: 0,02 a 0,15%, e B: 0,0003 a 0,003% podem ser incluídos comocomponentes químicos. Pela adição destes nos limites inferiores ou mais, aresistência e a tenacidade do material de matriz são asseguradas. Contudo,se estes elementos forem grandes demais, a tenacidade de HAZ e a soldabi-lidade cairão, de modo que é necessário regular limites superiores para es-tes elementos.

Ainda, além dos elementos adicionados acima, um ou mais den-tre, em % em massa, Ca: 0,0003 a 0,005%, Mg: 0,0003 a 0,005%, e REM:0,0003 a 0,005% podem ser incluídos como componentes químicos. Pelaadição destes, a tenacidade de HAZ é assegurada.

Em seguida, um método preferível de produção de chapa grossade aço de alta resistência da presente invenção será explicado. Em primeirolugar, um aço fundido ajustado para os componentes químicos adequadosacima é produzido por um método de fabricação de aço conhecido, tal comoum conversor, e tornado um material de aço, isto é, uma chapa grossa fun-dida, por fundição contínua ou por um outro método de fundição normal. Du-rante o resfriamento no momento de fundição ou após o resfriamento, achapa grossa de aço é aquecida para uma temperatura de 950 a 1250 -Cpara se criar uma fase de austenita única. Se isto for realizado a menos doque 950-C, a solubilização será insuficiente, enquanto se além de 1250-C,a austenita aquecida se tornará extremamente grosseira no tamanho degrão, e obter uma estrutura fina após a laminação se tornará difícil, e a tena-cidade cairá. Este material de aço aquecido pode ser laminado por lamina-ção com recristalização a 900 -C ou mais para fins de tornar a austenitamais fina ou pode ser deixado sem laminação por laminação com recristali-zação. Em seguida, uma laminação de acabamento é usada para a criaçãode uma placa de aço de uma espessura predeterminada. Após a laminação,esta é resfriada em água. Neste momento, o aço preferencialmente é lami-nado a uma temperatura de 670 -C a 850 -C por uma taxa de laminaçãocumulativa de 30% ou mais e começada a ser resfriada a partir de uma tem-peratura de 650 -C ou mais. A taxa de resfriamento neste momento prefe-rencialmente é de 25-C/s ou mais na superfície da placa de aço e de 5 -C/sou mais na parte central da placa de aço. Ainda, às vezes, um resfriamentoem água é comutado para um resfriamento a ar a partir de uma temperaturade 500 -C ou menos para a finalidade de auto-revenido. Ainda, de acordocom a necessidade, após um resfriamento, a placa pode ser revenida e tra-tada termicamente a uma temperatura de 300 a 650 9C para ajuste da resis-tência e da tenacidade do material de matriz. Desta forma, uma laminação auma temperatura ultrabaixa e processos de tratamento térmico complicadosnão são requeridos, de modo que a chapa grossa de aço de alta resistênciade acordo com a presente modalidade possa ser produzida com uma altaprodutividade e por um custo baixo. Ainda, a tensão residual também é su-primida, de modo que um aumento no custo devido à correção do formatotambém possa ser suprimido. Isto é preferível, portanto.

Conforme explicado acima, de acordo com a presente modalida-de, ao se tornar a quantidade de adição de Ni um valor adequado para tor-nar o tamanho de grão de cristal da estrutura de bainita principalmente maisfina e pela formação de uma distribuição de textura reduzindo a relação deárea dos planos {100} orientados para um plano vertical com a direção decarregamento, uma chapa grossa de aço de alta resistência pode ser melho-rada na capacidade de captura de trinca. Ainda, na placa de aço tendo umlimite de escoamento de 390 a 500 MPa e uma espessura de placa de 40 a100 mm, o Kca a -10 qC mostrando a capacidade de captura de trinca podeser tornado de 170 MPa.m0'5 ou mais. Ainda, a produtividade pode ser ele-vada e o custo reduzido.

EXEMPLOS

No processo de fabricação de aço, os componentes químicos deaços fundidos foram ajustados, então, os aços foram continuamente fundi-dos em chapas grossas fundidas. As chapas grossas fundidas foram rea-quecidas e adicionalmente laminadas para a obtenção de placas de aço deespessuras de 40 a 100 mm, as quais então foram resfriadas em água. Nes-te momento, parte das placas de aço foi resfriada em ar (exemplos compara-tivos). Após isto, de acordo com a necessidade, as placas foram tratadastermicamente para a produção de placas de aço espessas de limites de es-coamento de 390 MPa a 500 MPa. A Tabela 1 mostra os componentes quí-micos das placas de aço espessas.<table>table see original document page 15</column></row><table><table>table see original document page 16</column></row><table>As placas de aço espessas foram medidas quanto a frações defase de microestrutura, propriedades mecânicas, tamanho de grão de cristalmédio e capacidade de captura de trinca. Dentre estas, quanto às frações defase de microestrutura, um microscópio ótico foi usado para fotografar asmicroestruturas em uma posição 5 mm abaixo da superfície da espessura deplaca e em posições a 1A e 1/2 da espessura de placa por uma potência deX400, então, uma análise de imagem foi usada para se encontrar o valormédio das relações de área das fases diferentes com respeito às regiões decampo pleno medidas nas posições diferentes. Ainda, como o limite de es-coamento (YS) e a tensão de tração (TS), os valores médios de duas peçasde testes foram encontrados. Ainda, como a energia absorvida de Charpy(vE-40) a -40 9C, o valor médio de três peças de teste foi encontrado. Ainda,o tamanho de grão de cristal médio foi encontrado pelo uso de um métodode EBSP (Padrão de Retrodifusão de Elétron) para medição de regiões de500 |jm x 500 pm a 1 pm de passo, preparando-se um mapa de fronteiras degrão com um ângulo de desorientação de cristal com grãos adjacentes de159 ou mais, e encontrando-se o diâmetro equivalente de círculo dos grãosde cristal naquele momento por uma análise de imagem. Ainda, os dados deEBSP medidos foram usados para análise da direção de cristal, um mapa deplanos {100} formando um ângulo de + 15g com respeito ao plano vertical emrelação à direção de carregamento foi preparado, e a relação de área comrespeito à região de campo total foi encontrada por relação de área. Noteque as posições de medição do tamanho de grão de cristal médio e da rela-ção de área dos planos {100} são posições a em torno de 10% da espessurade placa abaixo da superfície da chapa grossa de aço (referidas abaixo co-mo as "camadas de superfície") e a parte central da placa de aço (referidaabaixo como o "centro"). Ainda, a capacidade de captura de trinca foi testadapor um teste ESSO padrão de tipo de gradiente de temperatura (espessuraoriginal e largura de placa de 500 mm, respectivamente). Os resultados demedição das placas de aço espessas são mostrados nas Tabelas 2 e 3 emconjunto com os métodos de produção.

TABELA 2<table>table see original document page 18</column></row><table>

TABELA 3 (CONTINUAÇÃO DA TABELA 2)

<table>table see original document page 18</column></row><table><table>table see original document page 19</column></row><table>1) Posição de centro na espessura de placa, YS e TS são valo-res médios de duas peças de teste, energia absorvida de Charpy (vE-40) a -40 9C é um valor médio de três peças de teste.

2) Diâmetro equivalente de círculo de grãos de cristal circunda-dos por fronteira de grão de ângulo de desorientação de 159 ou mais com

grãos adjacentes pelo método de EBSP.

3) Relação de área de planos de cristal {100} formando um ân-gulo de ± 15Q com respeito ao plano vertical com a direção de carregamentopelo método de EBSP.

4) Valor de Kca a -10 eC em um teste ESSO padrão de tipo degradiente de temperatura (espessura original, largura de placa de 500 mm).

Os Aços 1 a 8 satisfazem às exigências da presente invençãoem componentes químicos e tamanho de grão de cristal, de modo que teveum Kca a -10 9C mostrando a capacidade de captura de trinca de valoressuperiores de 170 MPa.m0,5 ou mais. Em particular, os Aços 1 a 6 satisfa-zem às exigências da presente invenção em relação de área {100}, de modoque exibiram valores superiores de 195 MPa.m0,5 ou mais. Ainda, eles exibi-ram principalmente microestruturas de bainita e tiveram como propriedadesmecânicas os limites de escoamento (YS) de 395 a 480 MPa e resistênciasà tração (TS) de 530 a 640 MPa - todos valores altos.

Em oposição a isto, os Aços 9 e 10 tiveram quantidades de adi-ção de Ni de 0% e 0,1% ou menos do que o limite inferior da presente inven-ção. Como resultado, o tamanho de grão de cristal na camada de superfíciee na parte central está além do limite superior da faixa da presente invenção.

Ainda, o Aço 9 tem uma relação de área {100} nas partes de camada de su-perfície além do limite superior da faixa da presente invenção. Por esta ra-zão, eles exibiram um Kca a -10 9C de um valor baixo de 80 a 95 MPa.m0,5.

Ainda, o Aço 11 tem componentes químicos que satisfazem àsexigências da presente invenção, mas tem um tamanho de grão de cristal euma relação de área {100} nas partes de camada de superfície além do limi-te superior da faixa da presente invenção. Por esta razão, exibiu um Kca a -10 9C de um valor baixo de 75 MPa.m0,5.Ainda, o Aço 12 não satisfaz às exigências da presente invençãono Ti dos componentes químicos, de modo que o tamanho de grão de cristalestá além do limite superior da faixa da presente invenção nas partes decamada de superfície. Ainda, ele tem uma relação de área {100} na partecentral além do limite superior da faixa da presente invenção. Por esta ra-zão, exibiu um Kca a -10 -C de um valor baixo de 120 MPa.m0,5.

Ainda, o Aço 13 satisfaz às exigências da presente invenção emcomponentes químicos e tamanho de grão de cristal das partes de camadade superfície, mas tem um tamanho de grão de cristal na parte central maisalto do que o limite superior da presente invenção. Por esta razão, mesmose ele satisfizer às exigências da presente invenção na relação de área{100}, o Kca a -10 -C se torna de 150 MPa.m0'5 e uma alta capacidade decaptura de trinca poderia não ser exibida.

A partir das modalidades acima, foi confirmado que, pela aplica-ção da presente invenção, uma chapa grossa de aço de alta resistência su-perior na capacidade de captura de trinca tendo um limite de escoamento de390 a 500 MPa, tendo uma espessura de placa de 40 a 100 mm, tendo umaestrutura principalmente compreendida por bainita e tendo um Kca a -10 -Cde 170 MPa.m0,5 ou mais pode ser provida.

Ainda, a presente invenção não está limitada às modalidadesacima e pode ser realizada mudada de várias formas na faixa, não se desvi-ando da essência principal da presente invenção.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL

A presente invenção pode prover uma chapa grossa de aço su-perior na capacidade de captura de trinca, de alto limite de escoamento, etendo uma espessura de placa de 40 mm ou mais a um custo baixo, e podese adequar às demandas por segurança e custo mais baixo em construçãonaval, tanques, construções e outras estruturas de tamanho grande, de mo-do que tem grande aplicabilidade industrial.

Claims

1 .Chapa grossa de aço de alta resistência contendo, em % emmassa, em C: 0,03 a 0,15%, Si: 0,1 a 0,5%, Mn: 0,5 a 2,0%, P: <0,02%, S: <- 0,01%, Al: 0,001 a 0,1%, Ti: 0,005 a 0,02%, Ni: 0,15 a 2%, e N: 0,001 a- 0,008% e tendo um saldo de ferro e impurezas inevitáveis como componen-tes químicos, tendo uma microestrutura de uma ferrita e/ou uma estrutura deperlita com bainita como a fase de matriz, e tendo um diâmetro equivalentede círculo médio de grãos de cristal com um ângulo de desorientação decristal de 159 ou mais de 15 pm ou menos nas regiões de 10% de espessurade placa a partir das superfícies dianteira e traseira e de 40 μηι ou menos naoutra região incluindo a parte central da espessura de placa.

2. Chapa grossa de aço de alta resistência superior na capaci-dade de captura de trinca, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapor conter, adicionalmente, em % em massa, um ou mais dentre Cu: 0,1 a- 1%, Cr: 0,1 a 1%, Mo: 0,05 a 0,5%, Nb: 0,005 a 0,05%, V: 0,02 a 0,15%, e B:- 0,0003 a 0,003% como componentes químicos.

3. Chapa grossa de aço de alta resistência superior na capaci-dade de captura de trinca, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracteri-zada por conter, adicionalmente, em % em massa, um ou mais dentre Ca:- 0,0003 a 0,005%, Mg: 0,0003 a 0,005%, e REM: 0,0003 a 0,005% comocomponentes químicos.

4. Chapa grossa de aço de alta resistência superior na capaci-dade de captura de trinca, de acordo com a qualquer uma das reivindicações- 1 a 3, caracterizada pelo fato de que os planos {100} formando um ângulo de± 15% com respeito ao plano vertical para a direção de carregamento temuma relação de área de 30% ou menos nas ditas regiões de 10% de espes-sura de chapa a partir das superfícies dianteira e traseira.

5. Chapa grossa de aço de alta resistência superior na capaci-dade de captura de trinca, de acordo com a qualquer uma das reivindicações- 1 a 4, caracterizada pelo fato de os referidos planos {100} formando um ân-gulo de + 159 com respeito ao plano vertical com a direção de carregamentoterem uma relação de área de 15% ou menos nas referidas regiões incluindoa parte central da espessura de placa além das referidas regiões de 10% deespessura de placa a partir das superfícies dianteira e traseira.

6. Chapa grossa de aço de alta resistência superior na capaci-dade de captura de trinca, de acordo com a qualquer uma das reivindicações-1 a 5, caracterizada pelo fato de a espessura de placa ser de 40 mm oumais.

7. Chapa grossa de aço de alta resistência superior na capaci-dade de captura de trinca, de acordo com a qualquer uma das reivindicações-1 a 6, caracterizada pelo fato de o limite de escoamento ser de 390 MPa oumais.