ES2712631T3

ES2712631T3 - Chapa de acero revestida por inmersión en caliente con un sistema a base de Zn-Al-Mg y procedimiento de fabricación de la misma

Info

Publication number: ES2712631T3
Application number: ES12752196T
Authority: ES
Inventors: Kentaro Hirata; Yukio Katagiri; Susumu Fujiwara; Kazuaki Hosomi; Masaaki Uranaka
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2012-02-28
Publication date: 2019-05-14
Anticipated expiration: 2032-02-28
Also published as: TR201903572T4; HUE043883T2; JP5936390B2; EP3470541A1; CN103415641A; CN103415641B; EP2682495B1; JP2012193452A; PL2682495T3; US20130337287A1; US9592772B2; EP2682495A1; AU2012224032A1; KR102099588B1; AU2012224032B2; CA2826225C; WO2012118073A1; KR20140002740A; EP2682495A4; CA2826225A1

Abstract

Una chapachapa de acero enchapadaenenchapada para su uso en la formación de miembros estructurales soldados que comprende un acero basal y una capa de aleación a base de Zn-Al-Mg formada sumergiendo en caliente la superficie de la chapachapa de acero basal, en la que la chapachapa de acero basal tiene una composición química que comprende, en términos de % en masa, C del 0,010 al 0,100 %, Si del 0,01 al 1,00 %, Mn del 0,50 al 2,50 %, P del 0,005 al 0,050 %, S del 0,001 al 0,020 %, N del 0,001 al 0,005 %, Ti del 0,02 al 0,20 %, B del 0,0005 al 0,0100 %, Al del 0,005 al 0,100 %, Cr del 0 al 1,00 %, Mo del 0 al 1,00 %, Nb del 0 al 0,10 % y un resto de Fe e impurezas inevitables y tiene una estructura metálica de tal manera que los precipitados que contienen Ti que tienen un diámetro de partícula promedio de como mucho 20 nm se dispersan en la matriz formada por una fase ferrita en la misma y en la que el valor H3 del índice de sensibilidad al agrietamiento por fragilidad del metal líquido de la chapachapa de acero basal representado por la siguiente fórmula (3) y que indica la relación entre los contenidos de los componentes del acero y el espesor t (mm) de la chapachapa de acero es como mucho 2,90: Valor H3 = C/0,2 + Si/5,0 + Mn/1,3 + Cr/1,0 + Mo/1,2 + 0,4t - 0,7(Cr + Mo)1/2 (3) en el sitio del símbolo del elemento en la fórmula (3), se introduce el contenido del elemento correspondiente (% en masa) en la chapachapa de acero basal.

Description

DESCRIPCION

Chapa de acero revestida por immersion en caliente con un sistema a base de Zn-Al-Mg y procedimiento de fabricacion de la misma

Campo tecnico

La presente invencion se refiere a una chapa de acero enchapada por immersion en caliente en aleacion a base de Zn-Al-Mg, que es excelente en resistencia al agrietamiento por fragilidad del metal y es adecuada para diversos miembros estructurales soldados en arco tipicamente de miembros inferiores de automoviles tales como brazos de suspension, otros miembros de suspension, etc. y a un procedimiento para producir la chapa de acero.

Antecedentes de la tecnica

Los miembros inferiores de automoviles tales como brazos de suspension y otros miembros de suspension se han producido hasta ahora dando forma a una chapa de acero laminada en caliente en una forma predeterminada de acuerdo con formacion por prensado o similares, despues ensamblando las chapas formadas por soldadura en arco y en lo sucesivo revestir el producto soldado de acuerdo con revestimiento por electrodeposicion cationica para la aplicacion al uso practico. Sin embargo, alrededor del cordon de soldadura y de las puntas del cordon de soldadora, se forman escamas de Fe en la superficie de la chapa de acero debido a la entrada de calor de soldadura durante la soldadura en arco. Debido a la vibracion de los automoviles en marcha, la escama puede pelarse debido a fatiga a lo largo del revestimiento por electrodeposicion cationica y, en dicho caso, la corrosion puede avanzar desde ese sitio para provocar la reduccion del espesor de la placa. En consecuencia, el diseno de resistencia de los miembros inferiores debe incluir la reduccion de espesor de la placa debida a la corrosion y, hasta ahora, desde el punto de vista de la seguridad de colision, se han usado mucho las chapas de acero laminadas en caliente que tienen un espesor de 3 a 4 mm y que tienen una resistencia a la tension en un nivel de 340 a 440 MPa.

Recientemente, se han vuelto deseadas una seguridad de colision adicional y una reduccion en el peso y ha aumentado una necesidad de usar una chapa de acero de alta resistencia que tenga una resistencia de al menos 590 MPa para miembros inferiores. Tambien, se requiere la potenciacion de la propiedad anti-oxido para obtener una larga vida. Ademas, los miembros inferiores tambien requieren tener trabajabilidad de rebabas (trabajabilidad de expansion de orificios) ademas de la alta resistencia y la resistencia a corrosion anteriormente mencionadas. La trabajabilidad de rebabas es una caractenstica que indica que el orificio formado al pinchar o similares puede trabajarse adicionalmente sin agrietamiento en el procedimiento de trabajo posterior.

La Referencia 1 de Patente desvela una chapa de acero galvanizado de alta resistencia que tiene excelente trabajabilidad de rebabas. Sin embargo, cuando se suelda en arco una chapa de acero enchapada con aleacion a base de Zn, entonces la capa de chapado desaparece por evaporacion especialmente alrededor de las puntas del cordon de soldadura que se exponen a altas temperaturas y se forman escamas de Fe en esa parte. En consecuencia, la desventaja de las chapas de acero laminadas en caliente existentes hasta el momento de que la pelfcula de revestimiento se pela facilmente junto con la escama de Fe no podna superarse incluso con el uso de chapas de acero enchapadas con aleacion a base de Zn.

La Referencia 2 de Patente desvela una chapa de acero enchapada por inmersion en caliente en aleacion a base de Zn-Al-Mg, que tiene una resistencia a la corrosion mas alta que aquella de las chapas de acero galvanizadas por inmersion en caliente ordinarias. En este caso, la estructura metalografica es una estructura en fase dual que comprende ferrita, que es la fase principal, y al menos una de perlita, bainita y martensita, pero la diferencia de dureza entre las dos fases es grande y, por lo tanto, la chapa de acero enchapada del tipo podna tener diffcilmente buena trabajabilidad de rebabas.

La Referencia 3 de Patente propone un valor de mdice E de sensibilidad de fragilidad del metal lfquido para determinarse a base de la composicion de los componentes de la aleacion, con el fin de retrasar establemente el agrietamiento por fragilidad del metal lfquido en la soldadura de una chapa de acero enchapada con un revestimiento de aleacion a base de cinc. Sin embargo, la investigacion de los presentes inventores revelo que, incluso de acuerdo con el procedimiento descrito en esta referencia de patente, no siempre es facil evadir establemente el agrietamiento por fragilidad del metal lfquido en la soldadura con una chapa de acero enchapada por inmersion en caliente en una aleacion a base de Zn-Al-Mg.

Se lleva la atencion al documento EP 1918396 A que desvela una chapa de acero de alta resistencia a la traccion, que se fabrica ajustando el acero para que consista en esencia en una estructura de fase unica de ferrita, para precipitar carburo que contiene Ti, Mo y V, de un tamano de partfcula promedio mas pequeno que 10 nm, en estado dispersado y que tenga una composicion promedio del carburo que contiene Ti, Mo y V satisfactoria ([V/(Ti Mo V) > 0,3 (relacion atomica)].

Lista de citas

Referencias de Patente

Referencia 1 de Patente: JP-A 5-263145

Referencia 2 de Patente: JP-A 2009-228080

Referencia 3 de Patente: JP-A 2006-249521

Sumario de la invencion

Problemas que la invencion va a resolver

Como se describe anteriormente, cuando se usa una chapa de acero galvanizada de alta resistencia para miembros estructurales soldados tales como miembros inferiores de automoviles y similares que se ensamblan por soldadura en arco, entonces la resistencia a la corrosion de las partes soldadas es insuficiente y por lo tanto el diseno de paredes finas es diffcil. Ademas, en el caso en que la estructura metalografica de la chapa de acero basal sea una estructura en fase dual, la trabajabilidad de rebabas de la chapa de acero basal no es buena. Ademas, con respecto a la resistencia al agrietamiento por fragilidad del metal lfquido de la chapa de acero enchapada por inmersion en caliente en aleacion a base de Zn-Al-Mg, se desea una mejora adicional de la propiedad de la chapa de acero enchapada.

En consideracion de estos problemas, un objeto de la presente invencion es proporcionar una chapa de acero enchapada por inmersion en caliente en aleacion a base de Zn-Al-Mg, que se ha mejorado marcadamente todos los puntos de trabajabilidad de rebabas, la resistencia al agrietamiento por fragilidad del metal lfquido y la resistencia a la corrosion de las partes soldadas de la misma, como un material de acero favorable para miembros estructurales soldados en arco.

Medios para resolver los problemas

De acuerdo con la presente invencion, se proporciona una chapa de acero enchapada y un procedimiento para producir una chapa de acero enchapada como se expone en las reivindicaciones 1 y 3. Las realizaciones adicionales se desvelan entre otros en las reivindicaciones dependientes. En particular, como resultado de estudios detallados, los presentes inventores han obtenido los siguientes descubrimientos:

(i) El uso de una chapa de acero enchapada por inmersion en caliente en aleacion a base de Zn-Al-Mg para miembros estructurales soldados ensamblados por soldadura en arco mejora la resistencia a la corrosion de las partes soldadas.

(ii) Para prevenir el agrietamiento por fragilidad del metal lfquido en la soldadura en arco, que es a menudo problematico en chapas de acero enchapadas por inmersion en caliente en aleacion a base de Zn-Al-Mg, es extremadamente eficaz considerar la influencia en la misma del espesor de la chapa de acero basal de una chapa de acero a chaparse, ademas del diseno de la composicion para la chapa de acero basal y relajar el estres de traccion provocado por contraccion termica en el enfriamiento utilizando adecuadamente la expansion en volumen a traves de transformacion martensttica o similar durante la etapa de enfriamiento en la soldadura; y mediante el “mdice de sensibilidad al agrietamiento por fragilidad del metal lfquido” que es una funcion entre la composicion qmmica y el espesor de la placa, pueden definirse los requisitos para la chapa de acero basal excelente en resistencia al agrietamiento por fragilidad del metal lfquido.

(iii) La trabajabilidad de rebabas puede potenciarse fabricando la chapa de acero basal que tenga una estructura metalografica en la que los precipitados que contienen Ti que tienen un diametro de partmula promedio de como mucho 20 nm se dispersan en la matriz formada por una fase ferrita en la misma.

La presente invencion se ha logrado a base de estos descubrimientos. La Referencia 3 de Patente propone un valor E del mdice de sensibilidad al agrietamiento por fragilidad del metal lfquido; sin embargo, la patente no hace referencia ni desvela el hecho de que un agrietamiento por fragilidad del metal lfquido esta influenciado por el espesor de la placa basal y no muestra ningun conocimiento de prevencion del agrietamiento por fragilidad del metal lfquido controlando la estructura metalografica en la solidificacion de la soldadura.

En la presente invencion, se proporciona una chapa de acero enchapada que tiene una capa de revestimiento a base de Zn-Al-Mg formada por inmersion en caliente sobre la superficie de una chapa de acero basal, en la que la chapa de acero basal tiene una composicion qmmica que comprende, en terminos del % en masa, C del 0,010 al 0,100 %, Si del 0,01 al 1,00 %, Mn del 0,50 al 2,50 %, P del 0,005 al 0,050 %, S del 0,001 al 0,020 %, N del 0,001 al 0,005 %, Ti del 0,02 al 0,20 %, B del 0,0005 al 0,0100 %, Al del 0,005 al 0,100 %, Cr del 0 al 1,00 %, Mo del 0 al 1,00 %, Nb del 0 al 0,10 % y un resto de Fe e impurezas inevitables y tiene una estructura metalica de tal manera que los precipitados que contienen Ti que tienen un diametro de partmula promedio de como mucho 20 nm se dispersan en la matriz formada por una fase ferrita en la misma.

La siguiente formula (3) es aplicable en este punto.

En este caso, la chapa de acero basal tiene la relacion entre los contenidos de acero y el espesor t (mm) de la chapa de acero de tal manera que el valor H3 del mdice de sensibilidad al agrietamiento por fragilidad del metal lfquido representado por la formula (3) es como mucho 2,90. El valor H3 de la formula (3) es un mdice de sensibilidad al agrietamiento por fragilidad del metal lfquido aplicable a la chapa de acero independientemente de la presencia o la ausencia de Cr y Mo en la misma.

Valor H3 = C/0,2 Si/5,0 Mn/1,3 Cr/1,0 Mo/1,2 0,4t - 0,7(Cr Mo)1/2 (3) En el sitio del sfmbolo del elemento en las formulas (1) a (3), se introduce el contenido del elemento correspondiente (% en masa) en la chapa de acero basal. Al aplicar la formula (2) o la formula (3) en un caso donde no se anade nada de Cr ni Mo a la chapa de acero, se introduce 0 (cero) en el sitio del sfmbolo del elemento.

La composicion de chapado de la chapa de acero enchapada por inmersion en caliente en aleacion a base de Zn-Al-Mg comprende, por ejemplo en terminos de % en masa, Al del 3,0 al 22,0 %, Mg del 0,05 al 10,0 %, Ti del 0 al 0,10 %, B del 0 al 0,05 %, Si del 0 al 2,0 %, Fe del 0 al 2,0 % y un resto de Zn e impurezas inevitables.

Como un procedimiento para producir la chapa de acero enchapada por inmersion en caliente en aleacion a base de Zn-Al-Mg, la invencion tambien proporciona un procedimiento para producir la chapa de acero enchapada por inmersion en caliente en aleacion a base de Zn-Al-Mg para miembros estructurales soldados, que comprende una etapa de procesar secuencialmente una chapa de acero que tiene la composicion qmmica anteriormente mencionada para laminar en caliente, decapar y recocer y sumergir en caliente a base de Zn-Al-Mg en una lmea de inmersion en caliente continua para producir de esta manera una chapa de acero enchapada que tiene, en la superficie de la chapa de acero basal, una capa de chapado a base de Zn-Al-Mg formada sobre la misma, en la que: la chapa de acero se lamina en caliente para que tenga un espesor t (mm), con el que el valor H3 del mdice de sensibilidad al agrietamiento por fragilidad del metal lfquido representado por la formula (3) anteriormente mencionada sea como mucho 2,90, la temperatura de enrollado es de 550 a 680 °C y la temperatura de recocido en la lmea de inmersion en caliente continua es de 500 a 700 °C. El espesor de la chapa de acero es, por ejemplo, de 1,5 a 6,0 mm, pero preferentemente de 2,0 a 4,0 mm.

Efectos ventajosos de la invencion

De acuerdo con la invencion, se proporciona una chapa de acero enchapada por inmersion en caliente en aleacion a base de Zn-Al-Mg para estructuras soldadas, que tiene buena trabajabilidad de rebabas, que no lleva a agrietamiento por fragilidad del metal lfquido durante la soldadura en arco y que es excelente en resistencia a corrosion en partes soldadas en arco.

Breve descripcion de los dibujos

[Figura 1] Una vista en perspectiva que explica la forma de una pieza de ensayo de soldadura protuberante. [Figura 2] Una vista en seccion transversal que explica un procedimiento para formar una pieza de ensayo de soldadura protuberante.

[Figura 3] Una vista esquematica de una union soldada en filete superpuesto.

[Figura 4] Condicion de ensayo de corrosion en ciclo de composite.

[Figura 5] Grafico que muestra la relacion entre el valor H1 del mdice de sensibilidad al agrietamiento por fragilidad del metal lfquido y la profundidad maxima de agrietamiento del metal basal.

[Figura 6] Grafico que muestra la relacion entre el valor H2 del mdice de sensibilidad al agrietamiento por fragilidad del metal lfquido y la profundidad maxima de agrietamiento del metal basal.

[Figura 7] Grafico que muestra la relacion entre el valor H3 del mdice de sensibilidad al agrietamiento por fragilidad del metal lfquido y la profundidad maxima de agrietamiento del metal basal.

Modo para llevar a cabo la invencion

Salvo que se indique espedficamente de otra manera en lo siguiente, “%” en la composicion del acero basal o la capa enchapada es “% en masa”.

[Componentes del material de acero basal]

<C: 0,01 al 0,10 %>

C es un elemento que forma un carburo que contiene Ti y precipita finamente en la fase ferrita de la matriz, jugando de esta manera un papel en asegurar la resistencia del acero. Cuando el contenido de C es menos del 0,01 %, sena a menudo diffcil para el acero obtener alta resistencia (por ejemplo, no menos de 590 MPa) adecuada para miembros estructurales soldados tales como miembros inferiores de automoviles, etc., pero cuando es mas del 0,10 %, entonces los precipitados pueden engrosarse y puede tender a formarse una segunda fase tal como bainita o similares, proporcionando de esta manera un factor de disminucion de la trabajabilidad de rebabas del acero.

<Si: 0,01 al 1,00 %>

El Si tambien es un elemento que juega un papel en asegurar la resistencia del acero. Ademas, incluso aunque la cantidad del mismo a anadirse al acero aumente, el Si diffcilmente empeora la trabajabilidad del acero, en comparacion con cualquier otro elemento eficaz aumentando la resistencia del acero; y por lo tanto el Si es un elemento eficaz para aumentar la resistencia del acero. Para lograr suficientemente los efectos, el Si debe anadirse en una cantidad de al menos el 0,01 %. Sin embargo, cuando la cantidad es mas del 1,00 %, puede formarse facilmente un oxido en la superficie de la chapa de acero en el calentamiento en una lmea de inmersion en caliente, de esta manera restando valor a la capacidad de chapado de la chapa de acero.

<Mn: 0,50 al 2,50 %>

El Mn es un elemento eficaz para el reforzamiento de la solucion solida. Cuando el contenido de Mn es menos del 0,50 %, entonces sena diffcil lograr establemente una resistencia de 590 MPa o mas; pero cuando es mas del 2,50 %, entonces la segregacion ocurre facilmente y la trabajabilidad de rebabas del acero puede disminuir.

<P: 0,005 al 0,050 %>

El P tambien es un elemento eficaz para el reforzamiento de la solucion solida y su contenido de no menos del 0,005 % es eficaz. Sin embargo, cuando el contenido es mas del 0,050 %, entonces la segregacion ocurre facilmente y la trabajabilidad de rebabas del acero puede disminuir.

<S: 0,001 al 0,020 %>

El S forma facilmente un sulfuro con Ti y Mn y el sulfuro empeora la trabajabilidad de rebabas de la chapa de acero. Como resultado de diversas investigaciones, el S debe ser como mucho el 0,020 %. Sin embargo, una desulfurizacion excesiva aumentana la carga de operacion de la produccion de acero y, en general, por lo tanto, el contenido de S puede ser al menos el 0,001 %.

<N: 0,001 al 0,005 %>

Cuando se mantiene en acero como un soluto N, el N forma BN y por lo tanto reduce la cantidad de B eficaz para la resistencia al agrietamiento del metal lfquido del acero. Como resultado de las investigaciones, el contenido de N se limita ser como mucho el 0,005 %, pero en general, incluso cuando el N existe en una cantidad del 0,01 % o asf, no ocurre ningun problema.

<Ti: 0,02 al 0,20 %>

El Ti tiene una alta afinidad por N y fija N en el acero como TiN en el mismo y, por lo tanto, anadir Ti al acero es extremadamente eficaz para asegurar la cantidad de B que aumenta la resistencia al agrietamiento por fragilidad del metal lfquido del acero. Ademas, el Ti es necesario para formar finas partfculas de carburo uniendose a C, y es por lo tanto un elemento importante en la invencion. Para lograr de forma suficiente los efectos, el Ti debe estar en el acero en una cantidad de al menos el 0,02 %. Sin embargo, cuando es mas del 0,20 %, la trabajabilidad del acero empeorana.

<B: 0,0005 al 0,0100 %>

El B es un elemento que se segrega en el Kmite del grano de cristal para aumentar la fuerza de union interatomica y es eficaz para prevenir el agrietamiento por fragilidad del metal lfquido. Su accion se exhibe por el contenido de B de al menos el 0,0005 %. Por otro lado, cuando el contenido de B es mas del 0,0100 %, entonces se forma un boruro que a menudo empeora la trabajabilidad del acero.

<Al: 0,005 al 0,100 %>

El Al se anade como un agente desoxidante durante la produccion de acero. Para lograr su efecto, se desea el contenido de Al del 0,005 %. Sin embargo, cuando el contenido de Al es mas del 0,100, entonces la ductilidad del acero disminuina.

<Cr: 0 al 1,00 %>

Como el B, el Cr se segrega en el lfmite del grano de austenita en la zona afectada por calor durante el procedimiento de enfriamiento en la soldadura en arco, exhibiendo de esta manera un efecto de prevencion del agrietamiento por fragilidad del metal lfquido. En consecuencial, el Cr puede contenerse en el acero como un componente opcional. En el caso en que el Cr se anada al acero, es mas eficaz asegurar su contenido al menos al 0,10 %. Sin embargo, cualquier Cr excesivo sena un factor de disminucion de la trabajabilidad del acero y, por lo tanto, el contenido de Cr se limita ser como mucho el 1,00 %.

<Mo: 0 al 1,00 %>

Como el Cr y el B, el Mo se segrega en el Kmite del grano de austenita en la zona afectada por calor durante el procedimiento de enfriamiento en la soldadura en arco, exhibiendo de esta manera un efecto de prevencion del agrietamiento por fragilidad del metal lfquido. En consecuencia, el Mo puede estar contenido en el acero como un componente opcional. En el caso en que se anada Mo al acero, es mas eficaz asegurar su contenido de al menos el 0,05 %. Sin embargo, el Mo es un elemento caro, y por lo tanto en el caso en que se anada Mo al acero, su cantidad no sera mas del 1,00 %.

<Nb: 0 al 0,10 %>

El Nb evita que los granos de cristal austenfticos se engrosen durante el calentamiento y el laminado en caliente y es eficaz refinando los granos de cristales femticos despues del enfriamiento. Ademas, el Nb forma un composite de carburo que contiene C y contribuye al aumento de la resistencia del acero. En consecuencia, el Nb puede anadirse al acero como un componente opcional. En el caso en que se anada Nb al acero, es mas eficaz asegurar el contenido de Nb de al menos el 0,01 %. Sin embargo, la adicion de Nb excesiva al acero no es economica y la cantidad de Nb, si se anade al acero, es como mucho el 0,10 %.

<V: 0 al 0,10 %>

Como el Nb, el V evita que los granos de cristal austenfticos se engrosen durante el calentamiento y el laminado en caliente y es eficaz refinando los granos de cristales femticos en el acero. Ademas, como el Ti, el V forma un composite de carburo que contiene C y contribuye al aumento de la resistencia del acero. En consecuencia, el V puede anadirse al acero como un componente opcional. En el caso en que se anada V al acero, es mas eficaz asegurar el contenido de V de al menos el 0,05 %. Sin embargo, la adicion de V excesiva al acero no es economica y la cantidad de V, si se anade al acero, es como mucho el 0,10 %. De acuerdo con la presente invencion, el acero no contiene V.

[Valor H1]

El valor H1 es un mdice de sensibilidad al agrietamiento por fragilidad del metal ftquido que podna emplearse en el caso de que no contenga los elementos opcionales Cr y Mo. El material que tiene un gran valor H1 puede tener una gran profundidad maxima de agrietamiento a generarse por el agrietamiento por fragilidad del metal ftquido. El valor H1 es una funcion de los contenidos de los componentes de acero y el espesor t (mm) de la chapa de acero basal (chapa de acero a chaparse) y se define por la formula (1).

Valor H1 = C/0,2 Si/5,0 Mn/1,3 0,4t (1)

Aqrn, en el sitio del sfmbolo del elemento en las formulas (1) a (3), se introduce el contenido del elemento correspondiente (% en masa) en la chapa de acero basal; y en el sitio de t, el espesor medio de la chapa de acero basal de una chapa de acero a chaparse se introduce con una unidad de 0,1 mm (lo mismo puede aplicarse a la formula (2) o la formula (3) a mencionarse a continuacion).

El agrietamiento por fragilidad del metal ftquido es un fenomeno que, cuando se ha producido el estres de traccion provocado por contraccion termica en el metal soldado y la zona afectada por calor del material basal en el procedimiento de enfriamiento de la soldadura, el metal chapado existente como un estado ftquido en la superficie del material basal penetra en el ftmite del grano de cristal del material de base para provocar agrietamiento. En particular, el agrietamiento empieza facilmente desde la superficie del material basal extremadamente cercano a las puntas soldadas. La aleacion de chapado a base de Zn-Al-Mg puede mantener un estado ftquido hasta aproximadamente 400 °C o asft En consecuencia, es eficaz relajar tanto como sea posible el estres de traccion en el momento en que la temperatura del material es aproximadamente 400 °C o mas en la etapa de enfriamiento despues de soldar, para evitar el agrietamiento por fragilidad del metal ftquido.

En la invencion, como un procedimiento para relajar el estres de traccion, se usa la expansion en volumen a traves de transformacion martensftica o similares del material basal (chapa de acero basal). El tipo del acero al que se dirige la invencion es, como se describe anteriormente, un acero en el que la matriz se controla para que sea una fase unica de ferrita; sin embargo, durante la soldadura en arco, el acero se enfna rapidamente y por lo tanto puede producirse transformacion martensftica en la zona afectada por calor del acero. En la formula (1), C, Si y Mn son elementos que tienen un alto efecto de cambio de la temperatura de transformacion martensftica (punto Ms) a un lado de temperatura menor, entre los componentes del acero. El contenido de estos elementos se define espedficamente en este punto de tal manera que pueda ocurrir la transformacion martensftica en la region a 400 °C o mas alta a la que se produce facilmente el agrietamiento por fragilidad del metal ftquido. Usando la expansion en volumen acompanada de la transformacion martensftica, se relaja el estres de traccion que provoca el agrietamiento por fragilidad del metal ftquido.

El termino del espesor t en el lado derecho de la formula (1) se basa en la consideracion de que, cuando el espesor es mas grande, entonces la tasa de enfriamiento disminuye y aumenta el estres de traccion y por lo tanto el requisito de “contribuir hacia la depresion del punto Ms por los componentes de acero” ha de ser mucho mas severo. Hasta ahora, como un procedimiento para mejorar la resistencia al agrietamiento por fragilidad del metal ftquido de una chapa de acero enchapada con una aleacion a base de cinc, se han realizado muchas pruebas para controlar los contenidos de los componentes de acero. Sin embargo, incluso de acuerdo con esos procedimientos, el problema del agrietamiento por fragilidad del metal ftquido podna no resolverse sino que a menudo se ha mantenido como tal. Como resultado de investigaciones detalladas, los presentes inventores han considerado que la situacion en la que se produce el estres de traccion vana dependiendo del espesor del material de acero basal y han definido indices de sensibilidad al agrietamiento por fragilidad del metal ftquido, el valor H1 y el valor H2 y el valor H3 a mencionarse a continuacion que son aplicables a diferentes espesores de chapas de acero.

En el caso de una chapa de acero enchapada por inmersion en caliente en aleacion a base de Zn-Al-Mg en la que los contenidos de los componentes de acero del material de acero basal caen dentro de los intervalos anteriormente mencionados y donde la chapa de acero basal no contiene Cr y Mo, la relacion entre los contenidos de los componentes de acero y el espesor de la chapa de acero basal se controla de tal manera que el valor H1 podna ser como mucho 2,84, por lo que el agrietamiento por fragilidad del metal lfquido en la soldadura en arco pueda evitarse notablemente. La resistencia al agrietamiento por fragilidad del metal lfquido esta en un nivel tal que la profundidad maxima de agrietamiento en el procedimiento de evaluacion severo de acuerdo con el ensayo de agrietamiento por fragilidad del metal lfquido a mencionarse a continuacion es como mucho 0,1 mm e indica una excelente practicabilidad de la chapa de acero enchapada.

[Valor H2]

El valor H2 (no usado en la presente invencion) es un mdice de sensibilidad del agrietamiento por fragilidad del metal lfquido empleado en el caso que contenga al menos un elemento opcional de Cr y Mo y se define por la formula (2). El material que tiene un gran valor H2 puede tener una profundidad de agrietamiento maxima grande a generarse por el agrietamiento por fragilidad del metal lfquido.

Valor H2 = C/0,2 Si/5,0 Mn/1,3 Cr/1,0 Mo/1,2 0,4t (1)

Como el valor H1 anteriormente mencionado, el valor H2 es una funcion de los contenidos de los componentes de acero y el espesor t (mm) de la chapa de acero basal (chapa de acero a chaparse). El valor H2 difiere del valor H1 en que el primero tiene los terminos de Cr y Mo que tienen la funcion de cambiar el punto Ms al menor lado de temperatura, pero el significado tecnico del valor H2 es el mismo que el del valor H1. En el caso de una chapa de acero enchapada sumergida en caliente en aleacion a base de Zn-Al-Mg en la que los contenidos de los componentes de acero del material de acero basal caen dentro de los intervalos anteriormente mencionados y donde la chapa de acero basal a chaparse contiene al menos uno de Cr y Mo, la relacion entre la composicion qmmica y el espesor de la chapa de acero basal se controla de manera que el valor H2 pueda ser como mucho 3,24, por lo que pueda evitarse notablemente el agrietamiento por fragilidad del metal lfquido en la soldadura en arco. La resistencia al agrietamiento por fragilidad del metal lfquido esta en un nivel tal que la profundidad maxima de agrietamiento en el procedimiento de evaluacion severo de acuerdo con el ensayo de agrietamiento por fragilidad del metal lfquido a mencionarse a continuacion es como mucho 0,1 mm e indica excelentes propiedades de la chapa de acero enchapada en un nivel practicable.

[Valor H3]

El valor H3 es un mdice de sensibilidad del agrietamiento por fragilidad del metal lfquido empleado en cualquier caso independientemente de la presencia o la ausencia de los componentes opcionales Cr y Mo y se define por la formula (3). El material que tiene un gran valor H3 puede tener una profundidad de agrietamiento maxima grande a generarse por el agrietamiento por fragilidad del metal lfquido.

Valor H3 = C/0,2 Si/5,0 Mn/1,3 Cr/1,0 Mo/1,2 0,4t - 0,7(Cr Mo)1/2 (1)

El significado tecnico del valor H3 es el mismo que aquel del valor H1 y el valor H2; sin embargo, cuando se emplea el valor H3, entonces la resistencia al agrietamiento por fragilidad del metal lfquido puede evaluarse por el valor superior constante 2,90 independientemente de la presencia o ausencia de los componentes opcionales Cr y Mo en la chapa de acero. De acuerdo con la definicion del valor H3 < 2,90, las chapas de acero basales que estan formalmente fuera del intervalo definido del valor H2 < 3,24 pero que de hecho exhiben excelente resistencia al agrietamiento por fragilidad del metal lfquido pueden empelarse de forma mas precisa que aquellas que caen dentro del intervalo definido. Por ejemplo, en el caso en que contengan una ligera cantidad de al menos uno de Cr y Mo, el valor H1 podna no aplicarse formalmente en ese caso; y para la definicion de H2 < 3,24, el lfmite superior del mismo aumenta hasta 3,24 desde 2,84 del valor H1 para que el caso que contenga una cantidad relativamente grande de Cr y Mo pueda evaluarse establemente y, en consecuencia, algunos casos que realmente tienen excelente resistencia al agrietamiento por fragilidad del metal lfquido estanan formalmente fuera del intervalo de H2 < 3,24. El valor H3 es un mdice de sensibilidad de agrietamiento por fragilidad del metal lfquido avanzado, por el que las chapas de acero basales de dichos casos podnan juzgarse como aceptables tan economicamente como sea posible.

[Estructura metalografica]

Para potenciar la trabajabilidad de rebabas de la misma, es eficaz que la matriz (base de acero) de la estructura metalografica de la chapa de acero basal es una fase unica de ferrita que tiene buena ductilidad.

La matriz de la estructura metalica de la chapa de acero de acuerdo con la invencion es una fase unica de ferrita, en la que se forman precipitados que contienen Ti durante el laminado en caliente y debido al efecto de precipitacionreforzamiento del mismo, la resistencia del acero aumenta para ser una resistencia a la traccion de al menos 600 MPa o asn Para potenciar la trabajabilidad de rebabas, es eficaz que los precipitados que contienen Ti se dispersen finamente en la matriz de ferrita. Como resultado de diversas investigaciones, para potenciar tanto la trabajabilidad de rebabas como la resistencia a la traccion a un nivel de al menos 600 MPa o asf, es extremadamente eficaz que los precipitados que contienen Ti que se dispersan en la fase ferrita tengan un diametro de partfcula promedio de como mucho 20 nm. La estructura metalografica del tipo puede obtenerse optimizando la temperature de enrollamiento en el laminado en caliente y la temperatura de recocido en las lrneas de inmersion en caliente.

[Procedimiento de produccion]

La chapa de acero enchapada por inmersion en caliente en aleacion a base de Zn-Al-Mg mencionada anteriormente, que es excelente en resistencia al agrietamiento por fragilidad del metal lfquido y trabajabilidad de rebabas, puede producirse, por ejemplo, de acuerdo con un procedimiento de laminado en caliente de una chapa de acero de composicion controlada (planchas de colada continuamente etc.), despues decapandola y en lo sucesivo recolando y sumergiendo en caliente con un revestimiento a base de Zn-Al-Mg en una lrnea de inmersion en caliente continua, en ese orden. Las condiciones de produccion en el caso se describen a continuacion.

Para controlar el valor H1, el valor H2 o el valor H3 del mdice de sensibilidad de agrietamiento por fragilidad del metal lfquido que este dentro del intervalo anteriormente mencionado, son necesarios el control de la composicion en la etapa de fundir los componentes de acero y el control del espesor en la etapa de laminar el acero. El procedimiento de produccion anteriormente mencionado no incluye el laminado en fno y, por lo tanto, el control del espesor de la chapa de acero basal (chapa de acero a chaparse) se lleva a cabo basicamente en laminado en caliente. Concretamente, el espesor de la chapa de acero, t (mm), se controla en laminado en caliente de tal manera que satisfaga el valor H3 < 2,90.

Para que la estructura metalografica de la chapa de acero basal pueda ser una fase unica de ferrita y para asegurar completamente la cantidad de los precipitados que contienen Ti que tengan un diametro de partfcula promedio de como mucho 20 nm, la temperatura de enrollamiento es de 550 a 680 °C. Cuando la temperatura de enrollamiento es menor que 550 °C, entonces la cantidad de los precipitados que contienen Ti es insuficiente y la resistencia del acero disminuina. Si ocurre eso, ademas, se formana facilmente una estructura de segunda fase tal como bainita o similares siendo una causa de empeoramiento de la trabajabilidad de rebabas del acero. Por otro lado, cuando la temperatura de enfriamiento es mas alta que 680 °C, entonces los precipitados se engrosanan, disminuyendo de esta manera la resistencia del acero y empeorando la trabajabilidad de rebabas del mismo.

Cuando la temperatura de recolado es menor que 550 °C, entonces la superficie de la chapa de acero podna no reducirse completamente y la capacidad de chapado de la misma disminuina. Por otro lado, cuando la temperatura de recolado es mas alta que 700 °C, entonces los precipitados se engrosanan, disminuyendo de esta manera la resistencia del acero y empeorando la trabajabilidad de rebabas del mismo.

En la invencion, puede emplearse cualquier procedimiento de inmersion en caliente para formar un revestimiento a base de Zn-Al-Mg.

El Al en la capa de chapado tiene un efecto de potenciar la resistencia a la corrosion de la chapa de acero enchapada. El Al anadido al bano de chapado tiene un efecto de prevenir la generacion de escoria de oxido de Mg en el bano. Para lograr completamente estos efectos, el contenido de Al en el chapado por inmersion en caliente debe ser al menos el 3,0 % y es preferentemente al menos el 4,0 %. Por otro lado, cuando el contenido de Al es mas del 22,0 %, entonces puede crecer significativamente una capa de aleacion Fe-Al en la interfaz entre la capa de chapado y la chapa de acero basal y pude empeorarse de esta manera la adhesividad del chapado. Para asegurar una adhesividad del chapado excelente, el contenido de Al es preferentemente como mucho el 15,0 %, mas preferentemente como mucho el 10,0 %.

El Mg en la capa de chapado tiene un efecto de formar un producto corrofdo uniforme en la superficie de la capa de chapado para potenciar de esta manera grandemente la resistencia a la corrosion de la chapa de acero enchapada. Para exhibir suficientemente el efecto, el contenido de Mg en el chapado por inmersion en caliente debe ser al menos el 0,05 % y es preferentemente al menos el 2,0 %. Por otro lado, cuando el contenido de Mg es mas del 10,0 %, entonces el problema de la formacion de escoria de oxido de Mg sena severo. Para obtener una capa de chapado de calidad mas alta, el contenido de Mg es preferentemente como mucho el 5,0 %, mas preferentemente como mucho el 4,0 %.

Cuando el Ti y el B se anaden al bano de inmersion en caliente, entonces puede evitarse que se forme y que crezca sobre la chapa de acero una fase ZniiMg²que dana defectos de tipo puntos a la apariencia de la chapa de acero enchapada por immersion en caliente en aleacion a base de Zn-Al-Mg. Incluso cuando el Ti y el B se anaden cada uno individualmente al bano de chapado, sena eficaz para evitar la formacion de la fase Zm-iMg²; sin embargo, para agrandar grandemente la latitud de las condiciones de produccion, es deseable que el Ti y el B se anadan ambos. Para lograr suficientemente estos efectos, es eficaz que el contenido de Ti en el chapado por immersion en caliente sea al menos el 0,0005 % y el contenido de B sea al menos el 0,0001 %. Sin embargo, cuando el contenido de Ti es demasiado, entonces se formanan precipitados de Ti-Al en la capa de chapado siendo irregularidades denominadas “ojos de pez” en la superficie enchapada y la apariencia de la chapa de acero enchapada se empeorana. En consecuencia, en el caso en que se anada Ti al bano de chapado, su contenido debe ser como mucho el 0,10 % y es mas preferentemente como mucho el 0,01 %. Por otro lado, cuando el contenido de B es demasiado, entonces se formanan precipitados de Al-B o Ti-B y se engrosanan en la capa de chapado, siendo tambien irregularidades denominadas “ojos de pez” en la superficie enchapada. En consecuencia, en el caso en que se anada B al bano de chapado, su contenido debe ser como mucho el 0,05 % y es mas preferentemente como mucho el 0,005 %.

El Si, si lo hay, en el bano de immersion en caliente evita el crecimiento de la capa de aleacion Fe-Al, potenciando de esta manera la trabajabilidad de la chapa de acero enchapada por immersion en caliente en aleacion a base de Zn-Al-Mg. El Si en la capa de chapado evita que la capa de chapado se ennegrezca y es eficaz manteniendo el brillo de la superficie de la capa de chapado. Para llevar a cabo suficientemente el efecto del Si, es eficaz que el contenido del Si en el bano de inmersion en caliente sea al menos el 0,005 %. Sin embargo, la adicion de demasiado Si al bano de inmersion en caliente aumentana la cantidad de escoria en el bano y, por lo tanto, la cantidad de Si, si la hay, en el bano de inmersion en caliente esta dentro de un intervalo de no mas del 2,0 %.

El bano de inmersion en caliente estana contaminado con un cierto nivel de Fe derivado del material de acero basal y los miembros constitutivos del tarro. En el bano de chapado de Zn-Al-Mg, el Fe sena aceptable en una cantidad de hasta el 2,0 % o asr Cualquier otro elemento, por ejemplo, uno o mas de Ca, Sr, Na, elementos de tierras raras, Ni, Co, Sn, Cu, Cr y Mn pueden mezclarse en el bano de chapado, pero el contenido total de los mismos es preferentemente como mucho el 1 % en masa. La composicion del bano de inmersion en caliente se refleja estrechamente en la composicion de la capa de chapado de la chapa de acero revestida por inmersion en caliente.

Ejemplos

<<Ejemplo 1 >>

El acero que tiene la composicion mostrada en la Tabla 1 se produjo fundiendo y la plancha se calienta a 1250 °C y despues se lamina en caliente a una temperatura de finalizacion de laminado de 880 °C y una temperatura de enrollamiento de 530 a 700 °C para dar una tira de acero laminada en caliente. El espesor de la tira de acero laminada en caliente y el valor H1 y el valor H2 anteriormente mencionados de la misma se muestran en la Tabla 1 y la temperatura de enrollamiento esta en la Tabla 4.

[Tabla 1]

La tira de acero laminada en caliente se decapo, despues se recolo en un gas mezclado hidrogeno-nitrogeno de 550 a 730 °C en una lmea de immersion en caliente continua y se enfrio a aproximadamente 420 °C a una velocidad de enfriamiento media de 5 °C/s dando de esta manera una chapa de acero basal (chapa de acero a chaparse). Posteriormente, mientras que se mantema la superficie de la misma lejos del aire, la chapa de acero se sumergio en un bano de inmersion en caliente a base de Zn-Al-Mg que tiene la composicion mostrada a continuacion y despues se saco y en lo sucesivo de acuerdo con un procedimiento de limpieza de gas, se controlo el peso del chapado a ser aproximadamente 90 g/m2 por una superficie, dando de esta manera una chapa de acero enchapada por inmersion en caliente en aleacion a base de Zn-Al-Mg. La temperatura del bano de chapado fue aproximadamente 410 °C. La temperatura de recolado para cada acero se muestra en la Tabla 4.

[Composicion del bano de chapado (% en masa)]

Al: 6,0 %, Mg: 3,0 %, Ti: 0,002 %, B: 0,0005 %, Si: 0,01 %, Fe: 0,1 %, Zn: resto.

[Diametro de partfcula promedio de los precipitados]

Se observo una fina pelfcula formada sobre la muestra de chapa de acero recogida revestida por inmersion en caliente con un revestimiento da base de Zn-Al-Mg con un microscopio electronico de barrido (MEB). Se midio el diametro de partfcula (eje mayor) de cada partfcula precipitada en una region predeterminada que contema al menos 30 precipitados que contienen Ti y los datos encontrados se promediaron para dar un diametro de partfcula promedio de los precipitados que contienen Ti.

[Caractensticas de traccion]

Se muestreo una pieza de ensayo a partir de la chapa de acero de tal manera que la direccion longitudinal de la misma pudiera ser perpendicular a la direccion de enrollamiento de la chapa de acero basal. Muestreada de esta manera, la pieza de ensayo JIS N.° 5 se ensayo de acuerdo con JISZ2241 para determinar la resistencia a la traccion TS y el alargamiento total T.EL de la misma.

[Trabajabilidad de expansion de agujeros]

Se recogio una muestra de 90 * 90 de la chapa de acero enchapada por inmersion en caliente en aleacion a base de Zn-Al-Mg para preparar una chapa basal (blanco) para un ensayo de expansion de agujeros. Usando un punzon y un troquel, se formo un agujero punzado en el centro de una chapa basal. El diametro D⁰del pinchazo fue 10,0 mm y el dado se selecciono de tal manera que la holgura del mismo pudiera ser el 12 % del espesor de la placa. En el orificio recien punzado, se inserto un punzon que tema un angulo de apice de 60 ° desde el lado opuesto a la rebaba, para agrandar de esta manera el agujero original. En este caso, la velocidad de movimiento del punzon fue 10 mm/min. En el momento en que el orificio de la chapa de acero se expandio y el agrietamiento corrio a traves de la chapa en la direccion del espesor, se detuvo el punzon y se midio el diametro Db interno del agujero. Se computo una relacion A de expansion de agujero definida por (Db - D⁰)/Db * 100 (%). Las muestras de las que A es al menos el 60 % se evaluan teniendo una buena trabajabilidad de rebabas en el nivel practicable en muchas aplicaciones para miembros estructurales soldados; sin embargo, se emplea un patron mas severo en este punto y se juzgan como aceptables aquellos cuya A es al menos el 70 %.

[Evaluacion de la resistencia al agrietamiento por fragilidad del metal lfquido]

La resistencia al agrietamiento por fragilidad del metal lfquido se evaluo en un ensayo de soldadura de acuerdo con el procedimiento mencionado a continuacion.

Se corto una muestra de 100 mm * 75 mm de la chapa de acero enchapada por inmersion en caliente en aleacion a base de Zn-Al-Mg para la evaluacion de la profundidad maxima de agrietamiento provocada por la fragilidad del metal lfquido. En el ensayo de soldadura, se formo un material soldado protuberante mostrado en la Figura 1 por “soldadura de protuberancia” y la seccion transversal de la parte soldada se comprobo para los agrietamientos. Concretamente, una protuberancia (proyeccion) 1 de una barra de acero que tiene un diametro de 20 mm y una longitud de 25 mm (SS400 definida en JIS) se mantuvo de pie verticalmente en la parte central de la superficie de la pieza 3 de ensayo y la protuberancia 1 se unio por soldadura en arco a la pieza 3 de ensayo. Para el alambre de soldadura, se uso YGW12. Despues de que el cordon 6 de soldadura hubiera corrido una vez alrededor de la periferia de la protuberancia desde el punto de inicio de la soldadura y hubiera pasado a traves del punto de inicio de la soldadura, la soldadura continuo un poco mas, y de esta manera despues de haber pasado a traves del punto de inicio de la soldadura y formar la parte 8 solapante de cordon de soldadura, se detuvo la soldadura. La condicion de soldadura fue: 190 A, 23 V, velocidad de soldadura de 0,3 m/min, gas de escudo de Ar-CO²20 % en vol. y caudal de gas de escudo de 20 l/min.

Al soldar, la pieza 3 de ensayo se unio previamente a una placa 4 constrenida, como se muestra en la Figura 2. Concretamente, se preparo en primer lugar una placa 4 constrenida de 120 mm * 95 mm * 4 mm de espesor (SS400 definido en JIS), despues la pieza 3 de ensayo se puso en la parte central de la superficie de la placa y en lo sucesivo la periferia entera de la pieza 3 de ensayo se soldo a la placa 4 constrenida para construir de esta manera un ensamblaje unido. El ensamblaje unido (pieza 3 de ensayo y placa 4 constrenida) se fijo en una mesa 5 de laboratorio horizontal con una abrazadera 2 y, en esa condicion, se llevo a cabo la soldadura de protuberancia. Despues de la soldadura de protuberancia, el ensamblaje unido de protuberancia 1/pieza 3 de ensayo/placa 4 constrenida se corto a lo largo del plano 9 de corte que corre a lo largo del eje de la protuberancia 1 y que corre a traves de la parte 8 solapante del cordon y la superficie 9 cortada se observo con un microscopio para determinar la profundidad maxima de agrietamiento observada en la pieza 3 de ensayo y esta se denomina la profundidad maxima de agrietamiento del metal basal. Esto se corresponde al agrietamiento por fragilidad del metal lfquido. Las muestras en las que la profundidad maxima de agrietamiento del metal basal fue como mucho 0,1 mm se evaluaron como aceptables y aquellas en las que la profundidad maxima de agrietamiento del metal basal fue mas de 0,1 mm fueron inaceptables.

[Evaluacion de la resistencia a la corrosion en la parte soldada]

Se recogio una muestra de 100 mm * 100 mm a partir de la chapa de acero enchapada por inmersion en caliente en aleacion a base de Zn-Al-Mg y se unieron dos muestras del mismo tipo en la condicion de soldadura mencionada a continuacion, en un modo de soldadura en arco en filete solapante mostrado en la Figura 3. Posteriormente, en la condicion mostrada en la Tabla 2, la muestra se proceso para el acondicionamiento de la superficie y el tratamiento de fosfato y despues se proceso para el revestimiento por electrodeposicion cationica en la condicion mostrada en la Tabla 3. Para simular la fatiga de la misma en vibracion, la muestra revestida por electrodeposicion cationica se ensayo en un ensayo de fatiga en el que la condicion de ensayo fue: el estres en la direccion vertical a la direccion de soldadura de 50 N/mm2 y el numero de ciclos de ensayo de 1 * 105. Posteriormente, la muestra se ensayo en un ensayo de corrosion dclico (CCT, por sus siglas en ingles) en la condicion mostrada en la Figura 4, en la que cada muestra ensayada se comprobo para la presencia o ausencia de formacion de oxido rojo despues de 250 ciclos de CCT. Las muestras sin formacion de oxido rojo en la parte soldada se juzgaron como buenas (o) y las otras se juzgaron como no buenas (*).

La condicion de soldadura es como sigue:

Corriente de soldadura: 150 A

Voltaje en arco: 20 V

Velocidad de soldadura: 0,4 m/min

Alambre de soldadura: YGW14

Gas de escudo: Ar-CO²al 20 % en vol., caudal 20 l/min. Los resultados de ensayo se muestran en la Tabla 4.

[Tabla 2]

Tabla 2 - Condicion para el tratamiento de acondicionamiento de la superficie y tratamiento de fosfato

[Tabla 3]

Tabla 3 - Condicion para el revestimiento por electrodeposicion cationica

[Tabla 4]

El acero P en la Tabla 4 no constituye la invencion.

Las muestras de la invencion tienen todas una relacion A de expansion de agujero de al menos el 70 % y una profundidad maxima de agrietamiento del metal basal de como mucho 0,1 mm y tienen tanto trabajabilidad de rebabas excelente como resistencia al agrietamiento por fragilidad del metal lfquido excelente. Ademas, las muestras tienen buena resistencia a la corrosion en la parte soldada, teniendo una resistencia a la traccion TS de al menos 590 MPa y la chapa de acero enchapada de la invencion es adecuada como un material para los miembros inferiores de automoviles.

En oposicion a esto, el N.° 22 contiene una gran cantidad de Ti y el diametro de partmula de los precipitados en el mismo es grande y por lo tanto la trabajabilidad de expansion de agujero es pobre. En el N.° 23, la cantidad de C es pequena y por lo tanto la muestra no tiene una resistencia a la traccion suficiente. En el N.° 24, la cantidad de P es grande y la trabajabilidad de expansion de agujero es pobre. En el N.° 25, la cantidad de B es pequena y por lo tanto la profundidad maxima de agrietamiento del metal basal es grande. Los N.° 26, 27, 29, 31 y 32 tienen un gran valor H1 o valor H2 y por lo tanto la profundidad maxima de agrietamiento del metal basal es grande. El N.° 28 tiene un gran contenido de C y un gran valor H1 y el N.° 30 tiene un gran contenido de Mn y un gran valor H1 y por lo tanto ambas de estas muestras tienen trabajabilidad de expansion de agujero pobre y tienen gran profundidad maxima de agrietamiento del metal basal. Con respecto al N.° 33, la temperatura de enrollamiento en laminado en caliente es baja y por lo tanto se forma una fase bainita y la trabajabilidad de expansion de agujero es peor. Con respecto al N.° 34, la temperatura de enrollamiento en laminado en caliente es alta y con respecto al N.° 35, la temperatura de recolado en la lmea de inmersion en caliente continua es alta; y por lo tanto en estos dos, el diametro de partmula de los precipitados que contienen Ti es grande y la trabajabilidad de expansion de agujero de estas muestras es pobre. La Figura 5 muestra la relacion entre el mdice H1 de sensibilidad a agrietamiento por fragilidad del metal lfquido y la profundidad maxima de agrietamiento del metal basal.

La Figura 6 muestra la relacion entre el mdice H2 de sensibilidad a agrietamiento por fragilidad del metal lfquido y la profundidad maxima de agrietamiento del metal basal.

<<Ejemplo 2>>

El acero que tiene la composicion mostrada en la Tabla 5 se produjo fundiendo y se proceso en la misma condicion que en el Ejemplo 1 para dar una chapa de acero enchapada por inmersion en caliente en aleacion a base de Zn-Al-Mg. El espesor de la tira de acero laminada en caliente y el valor H3 anteriormente mencionado de la misma se muestran en la Tabla 5 y la temperatura de enrollamiento esta en la Tabla 6.

[Tabla 5]

De la misma manera que en el Ejemplo 1, aquellas chapas de acero enchapadas por immersion en caliente en aleacion a base de Zn-Al-Mg se ensayaron en diversos procedimientos de estudio y se evaluaron las caractensticas de las mismas. Los resultados se muestran en la Tabla 6.

[Tabla 6]

Las muestras de la invencion tienen todas una relacion A de expansion de agujero de al menos el 70 % y una profundidad maxima de agrietamiento del metal basal de como mucho 0,1 mm y tienen tanto trabajabilidad de rebabas excelente como resistencia al agrietamiento por fragilidad del metal lfquido excelente. Ademas, las muestras tienen buena resistencia a la corrosion en la parte soldada, teniendo una alta resistencia a la traccion TS de al menos 590 MPa y la chapa de acero enchapada de la invencion es adecuada como un material para diversos tipos de miembros estructurales soldados tales como tipicamente miembros inferiores de automoviles.

En oposicion a esto, el N.° 72 contiene una gran cantidad de Ti y el diametro de partfcula de los precipitados en el mismo es grande y por lo tanto la trabajabilidad de expansion de agujero es pobre. En el N.° 73, la cantidad de C es pequena y por lo tanto la muestra no tiene una resistencia a la traccion suficiente. En el N.° 74, la cantidad de P es grande y la trabajabilidad de expansion de agujero es pobre. En el N.° 75, la cantidad de B es pequena y por lo tanto la profundidad maxima de agrietamiento del metal basal es grande. Los N.° 76, 77, 79, 81 y 82 tienen un gran valor H3 y por lo tanto la profundidad maxima de agrietamiento del metal basal es grande. El N.° 78 tiene un gran contenido de C y un gran valor H3 y el N.° 80 tiene un gran contenido de Mn y un gran valor H3 y por lo tanto ambas de estas muestras tienen trabajabilidad de expansion de agujero pobre y tienen gran profundidad maxima de agrietamiento del metal basal. Con respecto al N.° 83, la temperatura de enrollamiento en laminado en caliente es baja y por lo tanto se forma una fase bainita y la trabajabilidad de expansion de agujero es peor. Con respecto al N.° 84, la temperatura de enrollamiento en laminado en caliente es alta y con respecto al N.° 85, la temperatura de recolado en la lmea de inmersion en caliente continua es alta; y por lo tanto en estos dos, el diametro de partfcula de los precipitados que contienen Ti es grande y la trabajabilidad de expansion de agujero de estas muestras es pobre. La Figura 7 muestra la relacion entre el mdice H3 de sensibilidad al agrietamiento por fragilidad del metal lfquido y la profundidad maxima de agrietamiento del metal basal. Se sabe que, independientemente de la presencia o ausencia de los elementos opcionales Cr y Mo en las mismas, la sensibilidad al agrietamiento por fragilidad del metal lfquido de las muestras que satisfagan H3 < 2,90 pueden evaluarse con precision.

Descripcion de los numeros de referencia y los signos

1 Protuberancia

2 Abrazadera

3 Pieza de ensayo

4 Placa constrenida

5 Mesa de laboratorio

6 Cordon de soldadura

7 Cordon de soldadura en la parte soldada periferica entera en la pieza de ensayo

8 Parte solapante del cordon de soldadura

9 Plano de corte

18 Muestra de chapa de acero revestida por inmersion en caliente con revestimiento a base de Zn-Al-Mg 19 Metal soldado

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una chapachapa de acero enchapadaenenchapada para su uso en la formacion de miembros estructurales soldados que comprende un acero basal y una capa de aleacion a base de Zn-Al-Mg formada sumergiendo en caliente la superficie de la chapachapa de acero basal, en la que la chapachapa de acero basal tiene una composicion qmmica que comprende, en terminos de % en masa, C del 0,010 al 0,100 %, Si del 0,01 al 1,00 %, Mn del 0,50 al 2,50 %, P del 0,005 al 0,050 %, S del 0,001 al 0,020 %, N del 0,001 al 0,005 %, Ti del 0,02 al 0,20 %, B del 0,0005 al 0,0100 %, Al del 0,005 al 0,100 %, Cr del 0 al 1,00 %, Mo del 0 al 1,00 %, Nb del 0 al 0,10 % y un resto de Fe e impurezas inevitables y tiene una estructura metalica de tal manera que los precipitados que contienen Ti que tienen un diametro de partfcula promedio de como mucho 20 nm se dispersan en la matriz formada por una fase ferrita en la misma y en la que el valor H3 del mdice de sensibilidad al agrietamiento por fragilidad del metal lfquido de la chapachapa de acero basal representado por la siguiente formula (3) y que indica la relacion entre los contenidos de los componentes del acero y el espesor t (mm) de la chapachapa de acero es como mucho 2,90:

Valor H3 = C/0,2 Si/5,0 Mn/1,3 Cr/1,0 Mo/1,2 0,4t - 0,7(Cr Mo)1/2 (3)

en el sitio del sfmbolo del elemento en la formula (3), se introduce el contenido del elemento correspondiente (% en masa) en la chapachapa de acero basal.

2. La chapachapa de acero enchapadaenenchapada con aleacion a base de Zn-Al-Mg de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que la composicion de la capa de aleacion a base de Zn-Al-Mg formada sumergiendo en caliente la superficie de la chapachapa de acero basal comprende, por ejemplo en terminos de % en masa, Al del 3.0 al 22,0 %, Mg del 0,05 al 10,0 %, Ti del 0 al 0,10 %, B del 0 al 0,05 %, Si del 0 al 2,0 %, Fe del 0 al 2,0 % y un resto de Zn e impurezas inevitables.

3. Un procedimiento de produccion de una chapachapa de acero enchapadaenenchapada de acuerdo con la reivindicacion 1 para su uso en la formacion de miembros estructurales soldados que tiene una capa de aleacion a base de Zn-Al-Mg formada sumergiendo en caliente la superficie de la chapachapa de acero basal; comprendiendo el procedimiento una etapa de procesar secuencialmente una chapachapa de acero que comprende, en terminos de % en masa, C del 0,010 al 0,100 %, Si del 0,01 al 1,00 %, Mn del 0,50 al 2,50 %, P del 0,005 al 0,050 %, S del 0,001 al 0,020 %, N del 0,001 al 0,005 %, Ti del 0,02 al 0,20 %, B del 0,0005 al 0,0100 %, Al del 0,005 al 0,100 %, Cr del 0 al 1,00 %, Mo del 0 al 1,00 %, Nb del 0 al 0,10 % y un resto de Fe e impurezas inevitables, para laminar en caliente, decapar y recocer y sumergir en caliente a base de Zn-Al-Mg en una lmea de inmersion en caliente continua para producir de esta manera una chapachapa de acero enchapadaenenchapada que tiene, en la superficie de la chapachapa de acero basal, una capa de chapado a base de Zn-Al-Mg formada sobre la misma, en la que:

la chapachapa de acero se lamina en caliente para que tenga un espesor t (mm), con el que el valor H3 del mdice de sensibilidad al agrietamiento por fragilidad del metal lfquido representado por la siguiente formula (3) es como mucho 2,90, la temperatura de enrollado es de 550 a 680 °C y la temperatura de recocido en la lmea de inmersion en caliente continua es de 500 a 700 °C:

Valor H3 = C/0,2 Si/5,0 Mn/1,3 Cr/1,0 Mo/1,2 0,4t - 0,7(Cr Mo)1/2 (3)

4. El procedimiento para producir una chapachapa de acero enchapadaenenchapada con una aleacion a base de Zn-Al-Mg de acuerdo con la reivindicacion 3, en la que la composicion de la capa de aleacion a base de Zn-Al-Mg formada sumergiendo en caliente la superficie de la chapachapa de acero basal comprende, en terminos de % en masa, Al del 3,0 al 22,0 %, Mg del 0,05 al 10,0 %, Ti del 0 al 0,10 %, B del 0 al 0,05 %, Si del 0 al 2,0 %, Fe del 0 al 2.0 % y un resto de Zn e impurezas inevitables.