ES2938040T3 - Cuerpo conformado por estampación en caliente - Google Patents

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Abstract

Este artículo moldeado por estampado en caliente tiene una hoja de acero que tiene una composición química prescrita y una película dispuesta sobre la hoja de acero. Cuando la película se mide por GDS a una posición a una profundidad de 100 μm, Zntotal, que es la cantidad acumulada de Zn, es al menos 10,0 g/m2 e inferior a 40,0 g/m2. Cuando la película se mide mediante GDS hasta la posición de un pico de Al: la suma de Zna, que es la cantidad acumulada de Zn, y la cantidad acumulada de Mn no es superior a 20,0 g/m2; la suma de la cantidad acumulada de Al, la cantidad acumulada de Si y la cantidad acumulada de Cr es de al menos 60 mg/m2 y no más de 240 mg/m2; el valor de Zntotal - Zna es de al menos 3,0 g/m2 y no más de 30,0 g/m2; y la rugosidad media aritmética Ra es inferior a 1,50 μm. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Cuerpo conformado por estampación en caliente
Campo técnico de la invención
La presente invención se refiere a un cuerpo conformado por estampación en caliente. Específicamente, la presente invención se refiere a un cuerpo conformado por estampación en caliente adecuado para fabricar un componente no resistente a la corrosión tal como un componente de vehículo.
Antecedentes
Recientemente, con el fin de reducir el peso de un vehículo, se ha intentado un alto refuerzo de una chapa de acero y se ha investigado un método para reducir el espesor de la chapa de acero. Como técnica de conformado a presión de un material difícil de conformar, tal como una chapa de acero de alta resistencia, se adopta un método de conformado en caliente, tal como estampación en caliente, en el que se precalienta y se moldea un material de chapa de acero previsto para su conformación.
En este método de conformado, el conformado se puede realizar a una temperatura alta donde la resistencia a la deformación es pequeña y el templado se puede realizar durante el conformado. Por lo tanto, este método de conformado es excelente porque se puede mejorar simultáneamente la alta resistencia y la conformabilidad de un miembro. Sin embargo, cuando se adopta este método de conformado, es necesario calentar un material de chapa de acero a una temperatura alta de 700°C o superior antes del conformado. Por lo tanto, existe el problema de que la superficie de una chapa de acero se oxida durante el calentamiento antes de la estampación en caliente. Una costra de óxido formada por un óxido de hierro producido por la oxidación de la superficie de la chapa de acero se cae durante la estampación en caliente y se adhiere a un troquel causando el problema de que se deteriore la productividad, o permanece en la superficie de un artículo formado después de la estampación en caliente causando el problema de que se deteriore la apariencia externa. Además, cuando esta costra de óxido permanece en la superficie del artículo formado, durante el revestimiento en el siguiente proceso, se deteriora la adherencia entre el artículo formado y una película de revestimiento, lo que provoca el deterioro de la resistencia a la corrosión. Por lo tanto, después de la estampación en caliente, es necesario un proceso de eliminación de la costra de óxido tal como granallado.
Para resolver los problemas, como material de chapa de acero para conformado en caliente, se describe el uso de una chapa de acero chapado que se reviste con un chapado de zinc o un chapado de aluminio para suprimir la oxidación de la superficie de una chapa de acero base y/o para mejorar la resistencia a la corrosión de un artículo conformado a presión. Los ejemplos de un ejemplo del uso de una chapa de acero zincado para conformado en caliente incluyen las técnicas descritas en los Documentos de Patente 1 y 2 y similares.
El Documento de Patente 3 describe una chapa de acero zincado para conformado en caliente en la que se mejora la adherencia entre una película de óxido formada durante el conformado en caliente y la chapa de acero y se simplifica o hace innecesario un proceso de descascarillado de un óxido en la superficie de un artículo conformado a presión mediante el control una concentración de C, una concentración de Si, una concentración de P y/o una concentración de Ti en el acero y controlando una cantidad de adherencia de Zn sobre la superficie de la chapa de acero y una concentración de Al en la película.
El Documento de Patente 5 describe un cuerpo moldeado por estampación en caliente que se puede producir de manera muy eficiente sin causar que el revestimiento se pegue a un molde, cuando una chapa de acero electrogalvanizado con un peso ligero de revestimiento se estampa en caliente usando un método de calentamiento rápido tal como el calentamiento por Joule y el calentamiento por inducción, y puede asegurar una adhesividad favorable de la pintura sin un tratamiento posterior tal como granallado después de la estampación en caliente, así como un método para producir el mismo. Un cuerpo moldeado por estampación en caliente se produce por estampación en caliente de una chapa de acero electrogalvanizado que se compone de componentes predeterminados y se electrogalvaniza en cada cara con un peso de revestimiento no inferior a 5 g/m2 y menos de 40 g/m2; y allí una capa galvanizada del cuerpo moldeado por estampación en caliente está configurada con 0 g/m2 a 15 g/m2 de un compuesto intermetálico de Zn-Fe y una fase de disolución sólida de Fe-Zn como el resto, y en la capa galvanizada del cuerpo moldeado por estampación en caliente 1*10 pcs a 1*104 piezas de material en partículas con un diámetro promedio de 10 nm a 1 pm están presentes por 1 mm de longitud de la capa galvanizada.
Documentos de la técnica anterior
Documentos de patente
[Documento de Patente 1] Solicitud de patente japonesa sin examinar, Primera publicación n.° 2003-73774
[Documento de Patente 2] Solicitud de patente japonesa sin examinar, Primera publicación n.° 2001-353548
[Documento de Patente 3] Solicitud de patente japonesa sin examinar, Primera publicación n.° 2005-48254
[Documento de Patente 4] Publicación Internacional PCT n.° WO2014/024825
[Documento de Patente 5] US 20161122845 A1
Descripción de la invención
Problemas a resolver por la invención
Los Documentos de Patente 1 a 3 describen que, cuando se forma en exceso una capa de óxido de zinc formada durante la estampación en caliente, pueden producirse deposiciones o chispas durante la soldadura por puntos después de la estampación en caliente. Como técnica para suprimir la deposición o la chispa, el Documento de Patente 4 describe una técnica para suprimir la deposición y la chispa durante la soldadura por puntos después del conformado en caliente.
El Documento de Patente 4 describe una chapa de acero zincado para conformado en caliente en la que la cantidad de adherencia del chapado es de 40 g/m2 hasta 110 g/m2 y se suprime la deposición o la chispa durante la soldadura por puntos. Para su uso en conformado en caliente, las chapas de acero para conformado en caliente se clasifican, en líneas generales, en chapas de acero resistentes a la corrosión y chapas de acero no resistentes a la corrosión en términos de resistencia a la corrosión. En el primer caso, se requiere el mismo grado de resistencia a la corrosión que una chapa de acero zincado normal y, a medida que aumenta el contenido de Zn en la película que contribuye a la resistencia a la corrosión, se mejora la resistencia a la corrosión. Sin embargo, en este último caso, solo se requiere el mismo grado de resistencia a la corrosión que una chapa de acero normal laminada en frío. Por lo tanto, desde el punto de vista de la resistencia a la corrosión, el contenido de Zn en la película no es importante y el contenido de Zn solo necesita ser un valor al que se pueda suprimir la costra de óxido después de la estampación en caliente.
El Documento de Patente 4 describe que, para asegurar el contenido de Zn en el que se puede suprimir la oxidación de una chapa de acero, se requiere una cantidad de adherencia del chapado de 40 g/m2 o mayor. Como resultado de una investigación realizada por los presentes inventores, en la técnica descrita en el Documento de Patente 4, se encontró que, cuando la cantidad de adherencia del chapado es inferior a 40 g/m2, es difícil ajustar el contenido de Al en la película a 150 mg/m2 o más durante el recocido galvánico por inmersión en caliente normal y es difícil evitar la chispa y la deposición durante la soldadura por puntos.
En consecuencia, incluso cuando la cantidad de adherencia del chapado es inferior a 40 g/m2, siempre que se pueda suprimir la costra de óxido después de la estampación en caliente y se puedan prevenir las chispas y la deposición después de la soldadura por puntos, los costes se pueden reducir al reducir el contenido de Zn, lo que también puede contribuir a suprimir el uso de recursos de Zn.
Los componentes de la carrocería de un vehículo se ensamblan uniendo los componentes que se estampan en caliente en diversas formas mediante soldadura por resistencia (en particular, soldadura por puntos). En particular, cuando el diámetro del botón de soldadura es de 4Vt o mayor (t representa el espesor de la lámina de un componente) durante la soldadura por puntos, a medida que el intervalo de corriente (intervalo de corriente de soldadura apropiado) donde no se producen salpicaduras se vuelve más amplio, mejora la robustez frente a las irregularidades en la fabricación, lo que puede contribuir a la mejora de la productividad.
En general, el intervalo de corriente de soldadura adecuado en una chapa de acero chapado es más estrecho que el de una chapa de acero laminado en frío. La razón de esto es que el punto de fusión disminuye debido al revestimiento, de modo que disminuye la corriente límite en la que se producen salpicaduras. Si se puede reducir la cantidad de adherencia del chapado, se puede ampliar el intervalo de corriente de soldadura apropiado. Sin embargo, en el caso de una chapa de acero chapado general, el límite inferior de la cantidad de adherencia del chapado está limitado para garantizar la resistencia a la corrosión. En el caso de una chapa de acero no resistente a la corrosión para estampación en caliente, es innecesaria una gran cantidad de Zn desde el punto de vista de asegurar la resistencia a la corrosión. Así pues, se considera que, si se puede reducir el contenido de Zn, se puede ampliar el intervalo de corriente de soldadura adecuado, lo que puede contribuir a la mejora de la productividad.
Para los componentes de la carrocería de un vehículo, se requiere la adherencia de la película de revestimiento para realizar un proceso de revestimiento que incluye la conversión química y la electrodeposición después de la soldadura por puntos descrita anteriormente. Cuando la chapa de acero zincado se estampa en caliente, el chapado reacciona con el metal base para formar una nueva aleación y la superficie se oxida para formar un óxido de Zn. Se sabe que este óxido de Zn tiene una adherencia satisfactoria con una película de conversión química. Sin embargo, según una investigación realizada por los presentes inventores, se encontró que los óxidos superficiales incluyen no solo un óxido de Zn sino también una amplia variedad de óxidos tales como un óxido de Mn, un óxido de Al, un óxido de Si o un óxido de Cr, y cuando el contenido de Zn es bajo, la adherencia de la película de revestimiento se deteriora dependiendo de las condiciones. En consecuencia, para aplicar un revestimiento con bajo contenido de Zn a un vehículo, se requiere una nueva técnica de control de varios óxidos para asegurar la adherencia de la película de revestimiento.
Además, se requiere que un componente de la carrocería de un vehículo absorba energía durante la colisión, y se requiere una reducción de peso mediante un material de alta resistencia para mejorar el consumo de combustible. La deformación durante la colisión es complicada, y si la flexibilidad es satisfactoria, es probable que se pueda suprimir la segmentación en la etapa inicial. Por lo tanto, se requiere un componente que tenga alta resistencia y alta flexibilidad. La resistencia de un componente estampación en caliente se determina sustancialmente dependiendo del contenido de carbono. Sin embargo, incluso con la misma resistencia, la flexibilidad varía según la composición química o los métodos de fabricación. En consecuencia, si se puede mejorar la flexibilidad después de la estampación en caliente, aumentan los componentes aplicables y se mejora significativamente la utilidad industrial.
Es decir, se requiere que el cuerpo conformado por estampación en caliente que se va a aplicar a un componente de carrocería de un vehículo tenga una excelente adherencia de la película de revestimiento y se requiere que tenga una excelente flexibilidad como una característica más preferible.
La presente invención se ha realizado teniendo en cuenta los problemas descritos anteriormente, y un objeto de la misma es proporcionar un cuerpo conformado por estampación en caliente que tenga una alta resistencia, que haya suprimido la producción de costra de óxido, que pueda evitar chispas y depósitos durante la soldadura por puntos, que tenga un amplio intervalo de corriente de soldadura apropiado, y que tenga una excelente adherencia y flexibilidad de la película de revestimiento.
Medios para resolver el problema
Los presentes inventores llevaron a cabo una investigación exhaustiva sobre las condiciones capaces de suprimir la producción de costra de óxido después de estampar en caliente una chapa de acero zincado para estampación en caliente. Como resultado, se encontró que, controlando la composición química de una chapa de acero sobre la que se va a formar una película de zincado y la cantidad de adherencia del chapado, la concentración de Fe, el contenido de Al y la concentración de Al en la película de zincado, se forma un óxido de Al y, opcionalmente, un óxido de Si y un óxido de Cr sobre la superficie de la película durante el calentamiento antes de la estampación en caliente, de modo que se evita que el zinc metálico de la película se convierta excesivamente en óxidos y se evapore, y se forma una cantidad apropiada de un óxido de zinc sobre la superficie de la película de manera que se puede suprimir la producción de costra de óxido.
Además, los presentes inventores descubrieron recientemente que, cuando el contenido de Si, el contenido de Cr y el contenido de Al en la chapa de acero zincado para estampación en caliente y el contenido de Al en la película de zincado son excesivamente grandes, la adherencia entre el óxido de zinc en la película después de la estampación en caliente y una disolución sólida de Fe-Zn formada debajo del óxido de zinc se deteriora de tal manera que se deteriora la adherencia de la película de revestimiento (adherencia entre la película y la película de revestimiento dispuesta sobre la película). Además, los presentes inventores descubrieron recientemente que, cuando la rugosidad de la superficie después de la estampación en caliente disminuye, se puede mejorar la flexibilidad después de la estampación en caliente.
La presente invención se ha realizado en base a los hallazgos anteriores, y el alcance de la misma se define en las reivindicaciones que siguen.
Efectos de la invención
Según el aspecto descrito anteriormente de la presente invención, es posible proporcionar un cuerpo conformado por estampación en caliente que tiene una alta resistencia, que ha suprimido la producción de costra de óxido después de la estampación en caliente, que puede evitar chispas y deposición durante la soldadura por puntos, que tiene un amplio intervalo de corriente de soldadura apropiado, y que tiene una excelente adherencia y flexibilidad de la película de revestimiento.
En la chapa de acero zincado para estampación en caliente según el aspecto descrito anteriormente, se suprime la cantidad de adherencia de la película chapada con zinc. Por lo tanto, con la chapa de acero zincado para estampación en caliente, se puede fabricar un componente de vehículo mediante estampación en caliente, soldadura por puntos, conversión química y electrodeposición a bajo coste, y la chapa de acero zincado para estampación en caliente es adecuada para su uso en un componente del vehículo.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 es un diagrama que muestra los resultados de medición obtenidos en la medición GDS en una dirección de profundidad desde una superficie de la película de un cuerpo conformado por estampación en caliente.
La Figura 2 es un diagrama que muestra los resultados de medición obtenidos en la medición GDS en la dirección de la profundidad desde la superficie de la película del cuerpo conformado por estampación en caliente.
La Figura 3 es un diagrama que muestra los resultados de medición obtenidos en la medición GDS en la dirección de la profundidad desde la superficie de la película del cuerpo conformado por estampación en caliente.
Realizaciones de la invención
A continuación en la presente memoria, se describirá en detalle una realización preferible de la presente invención. La presente invención no se limita únicamente a la configuración descrita en la realización y puede modificarse dentro de un intervalo que no se aparte del alcance de la presente invención. Un intervalo numérico limitado que se describe a continuación incluye un límite inferior y un límite superior. Un valor numérico que se muestra junto con "más que" o "menos que" no se incluye en un intervalo numérico. Todos los "%" en la composición química representan "% en masa".
Una chapa de acero zincado para estampación en caliente (en lo sucesivo en la presente memoria, también denominada "chapa de acero chapado") que se aplica a un cuerpo conformado por estampación en caliente según la realización incluye una chapa de acero y una película de chapado de zinc dispuesta sobre la chapa de acero. En primer lugar, se describirá la chapa de acero de la chapa de acero zincado para estampación en caliente que se aplica al cuerpo conformado por estampación en caliente según la realización. La composición química de la chapa de acero no cambia antes y después de la estampación en caliente. Por lo tanto, la composición química de la chapa de acero que forma la chapa de acero zincado para estampación en caliente y la composición química de la chapa de acero que forma el cuerpo moldeado para estampación en caliente son las mismas.
1. Composición química de la chapa de acero
[C: de 0,02% a 0,58%]
El C es un elemento que es importante para mejorar la capacidad de endurecimiento de la chapa de acero para obtener la resistencia del cuerpo conformado por estampación en caliente después del templado (después de la estampación en caliente). Además, el C es un elemento que disminuye el punto Ac3 para disminuir una temperatura de templado. Cuando el contenido de C es inferior al 0,02%, el efecto no puede obtenerse suficientemente. En consecuencia, el contenido de C se establece en 0,02% o más. El contenido de C es preferiblemente 0,10% o más o 0,20% o más.
Por otro lado, cuando el contenido de C es superior a 0,58%, la tenacidad del cuerpo conformado por estampación en caliente después de la estampación en caliente se deteriora significativamente. En consecuencia, el contenido de C se establece en 0,58% o menos. El contenido de C es preferiblemente 0,55% o menos o 0,50% o menos.
[Mn: de 0,10% a 3,00%]
El Mn es un elemento que es importante para mejorar la capacidad de endurecimiento de la chapa de acero y obtener de manera estable la resistencia del cuerpo conformado por estampación en caliente después del templado. Cuando el contenido de Mn es inferior al 0,10%, el efecto no puede obtenerse suficientemente. En consecuencia, el contenido de Mn se establece en 0,10% o más. El contenido de Mn es preferiblemente de 0,20% o más, de 0,30% o más, o de 0,40% o más.
Por otro lado, cuando el contenido de Mn es excesivamente grande, el Mn se difunde en la película de zincado durante el calentamiento antes de la estampación en caliente y se produce una gran cantidad de óxido de Mn en la superficie de la película del cuerpo conformado por estampación en caliente. Como resultado, la soldabilidad por puntos se deteriora. En consecuencia, el contenido de Mn se establece en 3,00% o menos. El contenido de Mn es preferiblemente de 2,80% o menos, de 2,60% o menos, o de 2,40% o menos.
[Al sol.: de 0,001% a 1,000%]
El Al tiene la acción de desoxidar el acero para hacer que el acero sea sólido (para evitar la aparición de defectos tales como burbujas en el acero). Cuando el contenido de Al sol. es inferior a 0,001%, el efecto no se puede obtener debido a la acción descrita anteriormente. En consecuencia, el contenido de Al sol. se establece en 0,001% o más. El contenido de Al sol. es preferiblemente 0,010% o más, 0,020% o más, o 0,030% o más.
Por otro lado, cuando el contenido de Al sol. es excesivamente grande, el Al sol. se difunde en la película de zincado durante el calentamiento antes de la estampación en caliente, y se produce una gran cantidad de óxido de Al en la superficie de la película del cuerpo conformado por estampación en caliente. Como resultado, se deteriora la adherencia entre la película y la película de conversión química. En consecuencia, el contenido de Al sol. se establece en 1,000% o menos. El contenido de Al sol. es preferiblemente 0,800% o menos, 0,100% o menos, 0,075% o menos, o 0,070% o menos.
Al sol. Se refiere a un Al soluble en ácido y se refiere a una disolución sólida de Al presente en el acero en un estado de disolución sólida.
[Si: 2,00% o menos]
El Si deteriora la adherencia entre una capa de óxido de zinc formada por calentamiento antes de la estampación en caliente y la chapa de acero al concentrarse en una interfaz entre la capa de óxido de zinc y la chapa de acero. Por lo tanto, el contenido de Si se establece en 2,00% o menos. El contenido de Si es preferiblemente 1,00% o menos, 0,70% o menos, o 0,50% o menos. El contenido de Si es preferiblemente lo más pequeño posible y el límite inferior no está particularmente limitado. Una disminución excesiva en el contenido de Si provoca un aumento en los costes de refinación. Por lo tanto, el contenido de Si puede establecerse en 0,01% o más.
[P: 0,100% o menos]
El P tiene la acción de fragilizar el acero cuando está incluido en el acero como una impureza. Por tanto, es preferible que el contenido de P sea pequeño. Por lo tanto, el contenido de P se establece en 0,100% o menos. El contenido de P es preferiblemente 0,050% o menos, 0,020% o menos, o 0,015% o menos. El límite inferior del contenido de P no está particularmente limitado. Una disminución excesiva en el contenido de P provoca un aumento en los costes de refinación. Por lo tanto, el contenido de P puede ser de 0,001% o más.
[S: 0,005% o menos]
El S es un elemento que se incluye como impureza y tiene la acción de formar MnS y fragilizar el acero. Por lo tanto, es preferible que el contenido de S sea pequeño. Por lo tanto, el contenido de S se establece en 0,005% o menos. El contenido de S es preferiblemente 0,004% o menos o 0,003% o menos. El límite inferior del contenido de S no está particularmente limitado. Una disminución excesiva en el contenido de S provoca un aumento en los costes de refinación. Por lo tanto, el contenido de S puede establecerse en 0,0003% o más o 0,001% o más.
[N: 0,0100% o menos]
El N es un elemento que se incluye como impureza, forma una inclusión en el acero y deteriora la tenacidad del cuerpo conformado por estampación en caliente. Por tanto, es preferible que el contenido de N sea pequeño. Por lo tanto, el contenido de N es 0,0100% o menos. El contenido de N es preferiblemente 0,0080% o menos, 0,0070% o menos, 0,0050% o menos, o 0,0045% o menos. El límite inferior del contenido de N no está particularmente limitado. Una disminución excesiva en el contenido de N provoca un aumento en los costes de refinación. Por lo tanto, el contenido de N puede ser de 0,0005% o más.
El resto de la composición química de la chapa de acero según la realización consiste en Fe e impurezas. Los ejemplos de las impurezas incluyen elementos que se incorporan inevitablemente a partir de las materias primas o desechos de acero y/o en el proceso de fabricación de acero y elementos que se permiten en un intervalo en el que las características del cuerpo conformado por estampación en caliente según la realización no se deterioran.
La chapa de acero puede incluir los siguientes elementos opcionales en lugar de Fe en el resto. No es necesario que la chapa de acero incluya los siguientes elementos opcionales, y cuando la chapa de acero no incluya los elementos opcionales, el contenido de los mismos es del 0%.
[Ti: de 0% a 0,200%, Nb: de 0% a 0,200%, V: de 0% a 1,00% y W: de 0% a 1,00%]
Ti, Nb, V y W son elementos que aceleran la interdifusión entre Fe y Zn en la película de zincado y la chapa de acero para suprimir el conformado de una capa de aleación de Zn fundido durante la estampación en caliente. Cuando se forma la capa de aleación de Zn fundida, pueden producirse grietas durante la estampación en caliente, lo que no es preferible. En consecuencia, la chapa de acero puede incluir Ti, Nb, V y W. Para obtener los efectos de manera fiable, es preferible que la chapa de acero incluya uno o más seleccionados del grupo que consiste en Ti: 0,005% o más, Nb: 0,005% o más, V: 0,10% o más y W: 0,10% o más.
Sin embargo, cuando el contenido de Ti o el contenido de Nb es superior al 0,200% o cuando el contenido de V o el contenido de W es superior al 1,00%, los efectos se saturan y los costes de la aleación aumentan. En consecuencia, el contenido de cada uno de Ti y Nb se establece en 0,200% o menos, y el contenido de cada uno de V y W se establece en 1,00% o menos. El contenido de cada uno de Ti y Nb es preferiblemente 0,150% o menos, y el contenido de cada uno de V y W es preferiblemente 0,50% o menos.
[Cr: de 0% a 1,00%, Mo: de 0% a 1,00%, Cu: de 0% a 1,00%, Ni: de 0% a 1,00% y B: de 0% a 0,0100%]
Cr, Mo, Cu, Ni y B son elementos que mejoran la capacidad de endurecimiento de la chapa de acero y mejoran la resistencia del cuerpo conformado por estampación en caliente. En consecuencia, la chapa de acero puede incluir un tipo o dos o más tipos entre estos elementos. Para obtener los efectos de forma fiable, es preferible que la chapa de acero incluya uno o más seleccionados del grupo que consiste en Cr: 0,05% o más, Mo: 0,05% o más, Cu: 0,05% o más, Ni: 0,05% o más y B: 0,0010% o más. Sin embargo, cuando el contenido de Cr, el contenido de Mo, el contenido de Cu o el contenido de Ni es superior al 1,00% o cuando el contenido de B es superior al 0,0100%, los efectos se saturan y los costes de la aleación aumentan. En consecuencia, el contenido de Cr, el contenido de Mo, el contenido de Cu y el contenido de Ni se establecen en 1,00% o menos, y el contenido de B se establece en 0,0100% o menos. El contenido de B se establece preferiblemente en 0,0080% o menos.
[Ca: de 0% a 0,05% y REM: de 0% a 0,05%]
Ca y REM tienen el efecto de refinar una inclusión en el acero para evitar el agrietamiento durante la estampación en caliente causado por la inclusión. En consecuencia, la chapa de acero puede incluir un tipo o dos o más tipos entre estos elementos. Para obtener los efectos de forma fiable, es preferible que la chapa de acero incluya uno o más seleccionados del grupo que consiste en Ca: 0,0005% o más y REM: 0,0005% o más. Sin embargo, cuando el contenido de Ca o el contenido de REM es superior al 0,05%, el efecto de la refinación de una inclusión en el acero se satura y los costes de la aleación aumentan. En consecuencia, el contenido de cada uno de Ca y REM se establece en 0,05% o menos.
En este caso, REM se refiere a 17 elementos en total, incluidos Sc, Y y lantánidos, y el contenido de REM se refiere al contenido total de estos elementos. REM está incluido, en muchos casos, en una mezcla natural de metales de tierras raras (mischmetal). Además de La y Ce, los elementos lantánidos pueden incluirse de forma múltiple. Incluso cuando los elementos lantánidos se pueden incluir de forma múltiple además de La y Ce, el cuerpo conformado por estampación en caliente según la realización puede exhibir los efectos. Además, cuando se incluye un metal REM tal como La o Ce metálico, el cuerpo conformado por estampación en caliente según la realización puede exhibir los efectos.
La composición química descrita anteriormente de la chapa de acero se puede medir utilizando un método de análisis general. Por ejemplo, la composición química puede medirse usando espectrometría de emisión atómica de plasma acoplado inductivamente (ICP-AES). El Al sol. puede medirse mediante ICP-AES utilizando un filtrado después de la termólisis de una muestra con un ácido. C y S pueden medirse utilizando un método de absorción de infrarrojos después de la combustión, y N puede medirse utilizando un método de conductividad térmica de fusión de gas inerte. Cuando la chapa de acero incluye una película de zincado o una película en la superficie, la composición química puede analizarse después de retirar la película de zincado o la película de la superficie mediante trituración mecánica.
2. Película de zincado de una chapa de acero zincado para estampación en caliente
La chapa de acero zincado para estampación en caliente incluye la película de zincado sobre la chapa de acero. En la película de zincado, la cantidad de adherencia del chapado es de 15,0 g/m2 o más y menos de 40,0 g/m2, la concentración de Fe es 1,5% en masa o más y 8,0% en masa o menos, el contenido de Al es 100 mg/m2 o más y 400 mg/m2 o menos, la concentración de Al es 0,50% en masa o más y 3,00% en masa o menos, y el resto consiste en Zn e impurezas. A continuación en la presente memoria, se describirán los detalles de la película de zincado.
[Cantidad de adherencia del chapado]
La chapa de acero zincado para estampación en caliente incluye la película de zincado sobre la chapa de acero. En la película de zincado, la cantidad de adherencia del chapado es de 15,0 g/m2 o más y menos de 40,0 g/m2. En la realización, la cantidad de adherencia del chapado se refiere a la cantidad de adherencia del chapado por superficie de la chapa de acero. Cuando la cantidad de adherencia del chapado es inferior a 15,0 g/m2, la costra de óxido se produce durante el calentamiento antes de la estampación en caliente. Por lo tanto, la cantidad de adherencia del chapado es de 15,0 g/m2 o más. La cantidad de adherencia del chapado es preferiblemente de 18,0 g/m2 o más o 20,0 g/m2 o más.
Por otro lado, cuando la cantidad de adherencia del chapado es de 40,0 g/m2 o más, el intervalo de corriente de soldadura apropiado del cuerpo conformado por estampación en caliente durante la soldadura por puntos se vuelve más estrecho. Por lo tanto, la cantidad de adherencia del chapado es inferior a 40,0 g/m2. La cantidad de adherencia del chapado es preferiblemente de 35,0 g/m2 o menos o 30,0 g/m2 o menos.
La cantidad de adherencia del chapado de la película de zincado se mide utilizando un método de ensayo descrito en JIS H 0401:2013 después de recoger una probeta de cualquier posición de la chapa de acero zincado para estampación en caliente.
[Concentración de Fe en la película de zincado]
Cuando la concentración de Fe en la película de zincado es del 8,0% en masa o menos, la velocidad de calentamiento durante el calentamiento antes de la estampación en caliente disminuye. Por lo tanto, cuando la chapa de acero se mantiene en un horno de calentamiento, disminuye el tiempo de residencia a alta temperatura. Como resultado, la cantidad de evaporación y la cantidad de oxidación de Zn pueden suprimirse para suprimir la producción de costra de óxido, y pueden suprimirse las chispas durante la soldadura por puntos.
Cuando la concentración de Fe en la película de zincado es excesivamente alta, aumenta la velocidad de calentamiento durante el calentamiento antes de la estampación en caliente, y cuando la chapa de acero se mantiene en un horno de calentamiento, aumenta el tiempo de residencia a alta temperatura. Por lo tanto, aumenta la posibilidad de producción de costra de óxido durante la evaporación de Zn y la posibilidad de aparición de chispas durante la soldadura por puntos. Por lo tanto, la concentración de Fe en la película de zincado se establece en 8,0% en masa o menos. La concentración de Fe es preferiblemente 7,5% en masa o menos, 7,0% en masa o menos y 6,0% en masa o menos.
[Contenido de Al y concentración de Al en una película de zincado]
En la película de zincado, el contenido de Al es de 100 mg/m2 o más y 400 mg/m2 o menos, y la concentración de Al es 0,50% en masa o más y 3,00% en masa o menos. Cuando el contenido de Al en la película de zincado es inferior a 100 mg/m2 o la concentración de Al en la película de zincado es inferior a 0,50% en masa, la cantidad de óxido de Al formado en la capa superficial de la película de zincado durante el calentamiento antes de la estampación en caliente disminuye. Como resultado, no se suprime la oxidación de Zn, se forma en exceso un óxido basado en Zn de modo que se producen chispas y/o depósitos durante la soldadura por puntos. Además, la cantidad de evaporación de Zn aumenta, el peso del revestimiento de Zn en la película de zincado disminuye y se produce costra de óxido. Por lo tanto, en la película de zincado, el contenido de Al se establece en 100 mg/m2 o más, y la concentración de Al se establece en 0,50% en masa o más. El contenido de Al es preferiblemente de 150 mg/m2 o más o 170 mg/m2 o más. Además, la concentración de Al es preferiblemente 0,65% en masa o más, 0,70% en masa o más o 0,75% en masa o más.
Por otro lado, cuando el contenido de Al en la película de zincado es superior a 400 mg/m2 o la concentración de Al es superior al 3,00% en masa, se deteriora la adherencia de la película de revestimiento en el cuerpo conformado por estampación en caliente. Por lo tanto, en la película de zincado, el contenido de Al se establece en 400 mg/m2 o menos, y la concentración de Al se establece en 3,0% en masa o menos. El contenido de Al es preferiblemente de 350 mg/m2 o menos y más preferiblemente 300 mg/m2 o menos. Además, la concentración de Al es preferiblemente 2,00% en masa o menos o 1,70% en masa o menos.
El contenido de Al en una película de zincado de una chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente fabricada en una línea continua de galvanizado por inmersión en caliente se ve afectado por la atmósfera durante el calentamiento antes del recocido, la temperatura del baño, la temperatura de la chapa de acero durante la infiltración en un baño de galvanoplastia, un tiempo de inmersión, una cantidad de adherencia del chapado, una concentración de Al en un baño y similares. Por lo tanto, al obtener empíricamente una relación entre estas condiciones de fabricación y el contenido de Al en la película de zincado y controlar la relación, el contenido de Al en la película de zincado se puede establecer en 100 mg/m2 o más.
[Resto de la película de zincado]
El resto de la película de zincado consiste en Zn e impurezas, estableciéndose el contenido de impurezas preferiblemente en 0,1% o menos.
La concentración de Fe, la concentración de Al y el contenido de Al en la película de zincado se miden usando el siguiente método.
Solo la película de zincado de la chapa de acero zincado para estampación en caliente se disuelve y elimina utilizando una disolución acuosa de HCl al 5% en volumen a la que se le añade un inhibidor. Al medir la concentración de Zn, la concentración de Fe y la concentración de Al en la disolución obtenida mediante espectrometría de emisión atómica de plasma acoplado inductivamente (ICP-AES), se obtiene la concentración de Zn, la concentración de Fe, la concentración de Al y el contenido de Al en la película de zincado.
Calentando y estampando en caliente la chapa de acero zincado para estampación en caliente descrita anteriormente, se obtiene un cuerpo conformado por estampación en caliente que tiene una excelente adherencia de la película de revestimiento y flexibilidad. A continuación en la presente memoria, se describirá el cuerpo conformado por estampación en caliente según la realización.
El cuerpo conformado por estampación en caliente según la realización incluye la chapa de acero que tiene la composición química descrita anteriormente y una película dispuesta sobre la chapa de acero. A continuación en la presente memoria, se describirá en detalle la película del cuerpo conformado por estampación en caliente según la realización.
3. Película de cuerpo conformado por estampación en caliente
Por calentamiento antes de la estampación en caliente, la película de zincado de la chapa de acero zincado para estampación en caliente reacciona con el metal base y ocurren varias reacciones de oxidación en la superficie. La Figura 1 muestra los resultados de medición de Fe, O y Zn, cuya cantidad de detección es grande entre los resultados de medición obtenidos al medir GDS de una muestra cortada del cuerpo conformado por estampación en caliente en una dirección de profundidad desde la superficie de la película. Se puede observar en la Figura 1 que una disolución sólida de Fe-Zn (disolución sólida de hierro-zinc) donde el metal base está fundido en la película de zincado está presente sobre el metal base y el óxido de zinc está presente sobre la misma.
La Figura 2 muestra los resultados de medición de Fe, Zn, Mn y Al entre los mismos resultados de medición que los de la Figura 1. Puede verse en la Figura 2 que, aunque la cantidad es mucho menor que la de Fe y Zn, se detecta Mn en la misma posición que el óxido de zinc y se forman un óxido basado en Zn (óxido de zinc) y un óxido basado en Mn en la capa superficial. Además, como se muestra en el mismo dibujo, se puede observar que, aunque la cantidad del mismo es pequeña, se detecta Al en una región límite entre el óxido de zinc y la disolución sólida de Fe-Zn.
La Figura 3 muestra los resultados de medición de Si, Cr y Al entre los mismos resultados de medición que los de las Figuras 1 y 2. Como se muestra en la Figura 3, se detectan picos de Cr y Si en la región límite entre el óxido de zinc y la disolución sólida de Fe-Zn donde se detecta Al aunque la cantidad del mismo es pequeña. Se supone que la razón por la que se detectan los picos de Cr y Si es que la muestra incluye Cr y Si.
Se supone a partir de los resultados de medición mostrados en las Figuras 1 a 3 que un óxido basado en Zn y un óxido basado en Mn están presentes principalmente en la capa superior de la capa de óxido del cuerpo conformado por estampación en caliente y un óxido basado en Al y pequeñas cantidades de un óxido basado en Cr y un óxido basado en Si están presentes principalmente en la capa inferior de la capa de óxido.
El cuerpo conformado por estampación en caliente según la realización incluye, sobre la superficie de la película, un óxido basado en Zn, un óxido basado en Mn y un óxido basado en Al y, cuando la chapa de acero de metal base incluye Cr y Si, incluye además un óxido basado en Cr y un óxido basado en Si. Como el resto, puede estar incluido un óxido basado en P, un óxido basado en Ti y un óxido basado en Nb. El mecanismo de conformación de estas fases de óxido por calentamiento antes de la estampación en caliente no está del todo claro, pero se supone que es el siguiente a partir de los resultados de la medición GDS.
En una fase inicial de calentamiento antes de la estampación en caliente, se forma un óxido basado en Al sobre la capa superficial y se suprime la oxidación de Zn. Al realizar más calentamiento, se forma un óxido basado en Zn sobre el óxido basado en Al. En consecuencia, cuando el contenido de Al en la película de zincado es grande, aumenta la cantidad de óxido basado en Al. Por lo tanto, la cantidad de óxido basado en Zn disminuye. Además, estas reacciones ocurren en paralelo con la integración entre el metal base y la película de zincado. Por lo tanto, se forman óxidos de Mn, Cr y Si como elementos fácilmente oxidables en el metal base aunque las cantidades de los mismos son pequeñas. Debido a una diferencia en la facilidad de oxidación, Cr y Si se forman en la misma posición que Al, y Mn se forma en la misma posición que Zn. Aunque es difícil determinar con precisión estos óxidos, se puede suponer a partir de la estructura descrita anteriormente que el contenido total de Zn y el contenido de Mn en una región desde la superficie hasta una posición máxima de Al es proporcional al contenido total del óxido basado en Zn y del óxido basado en Mn. Cuando este contenido total es grande, se produce una chispa durante la soldadura por puntos.
Por otro lado, se supone que el contenido total de contenido de Al, el contenido de Si y el contenido de Cr en una región desde la superficie de la película hasta la posición máxima de Al se puede aproximar a un valor proporcional a 1/2 del contenido total del óxido basado en Al, el óxido basado en Si y el óxido basado en Cr. Cuando este contenido es grande, se deteriora la adherencia entre el óxido de zinc y la disolución sólida de Fe-Zn y se deteriora la adherencia de la película de revestimiento. La fase de disolución sólida (disolución sólida de Fe-Zn) de Fe y Zn en estado metálico está presente por debajo de los óxidos descritos anteriormente, y cuando esta fase de disolución sólida es deficiente, aunque sea parcialmente, se produce costra de óxido durante el calentamiento.
[Estructura de la película]
La película que tiene los diversos óxidos descritos anteriormente tiene la siguiente estructura de película.
En el cuerpo conformado por estampación en caliente según la realización, en la medición GDS en una región desde la superficie de la película hasta una posición a 100 pm de profundidad desde la superficie, Zntotal como una cantidad acumulada de Zn es 10,0 g/m2 o más y menos de 40,0 g/m2, en la medición GDS en una región desde la superficie de la película hasta una posición máxima de Al, la suma de Zna como cantidad acumulada de Zn y una cantidad acumulada de Mn es 20,0 g/m2 o menos y la suma de una cantidad acumulada de Al, una cantidad acumulada de Si y una cantidad acumulada de Cr es de 60 mg/m2 o más y 240 mg/m2 o menos, y Zntotal - Zna es 3,0 g/m2 o más y 30,0 g/m2 o menos.
La posición máxima de Al se refiere a un punto intermedio entre dos posiciones donde la intensidad de Al es el 95% de la intensidad máxima de Al que están situadas antes y después de la intensidad máxima de Al en la medición GDS en la dirección de profundidad desde la superficie de la película. Además, la cantidad acumulada se refiere a la suma de los valores obtenidos al realizar la medición GDS del peso por unidad de área en una dirección de profundidad hasta una profundidad predeterminada cada segundo.
En la medición GDS en la región desde la superficie de la película hasta una posición de profundidad de 100 pm desde la superficie, cuando Zntotal como la cantidad acumulada de Zn es inferior a 10,0 g/m2, no se puede suprimir la producción de costra de óxido después de la estampación en caliente. Por lo tanto, Zntotal se establece en 10,0 g/m2 o más. Zntotal es preferiblemente 15,0 g/m2 o más o 20,0 g/m2 o más.
Además, cuando Zntotal es 40,0 g/m2 o más, la cantidad de adherencia del chapado aumenta y el intervalo de corriente de soldadura apropiado durante la soldadura por puntos se vuelve más estrecho. Por lo tanto, Zntotal se establece en menos de 40,0 g/m2. Zntotal es preferiblemente de 35,0 g/m2 o menos.
En la medición GDS en la región desde la superficie de la película hasta la posición máxima de Al, cuando la suma de Zna como cantidad acumulada de Zn en la región desde la superficie de la película hasta la posición máxima de Al y la cantidad acumulada de Mn en la región desde la superficie de la película hasta la posición máxima de Al es más de 20,0 g/m2, la cantidad de óxido basado en Zn y de óxido basado en Mn es grande. Por lo tanto, se produce chispa durante la soldadura por puntos. Por lo tanto, la suma de Zna y la cantidad acumulada de Mn en la región desde la superficie hasta la posición máxima de Al se establece en 20,0 g/m2 o menos. La suma de Zna y la cantidad acumulada de Mn en la región desde la superficie hasta la posición máxima de Al es preferiblemente de 18,0 g/m2 o menos, 15,0 g/m2 o menos, o 13,0 g/m2 o menos.
El límite inferior de la suma de Zna y la cantidad acumulada de Mn en la región desde la superficie hasta la posición máxima de Al no está particularmente limitado y puede ser de 0,1 g/m2 o más, 2,0 g/m2 o más o 5,0 g/m2 o más.
En la medición GDS en la región desde la superficie de la película hasta la posición máxima de Al, cuando la suma de la cantidad acumulada de Al, la cantidad acumulada de Si y la cantidad acumulada de Cr es inferior a 60 mg/m2, la cantidad de un óxido basado en Zn y un óxido basado en Mn aumenta de tal manera que se produce una chispa durante la soldadura por puntos. Por lo tanto, en la región desde la superficie de la película hasta la posición máxima de Al, la suma de la cantidad acumulada de Al, la cantidad acumulada de Si y la cantidad acumulada de Cr es 60 mg/m2 o más. La suma de la cantidad acumulada de Al, la cantidad acumulada de Si y la cantidad acumulada de Cr es 100 mg/m2 o más o 130 mg/m2 o más.
Además, cuando la suma de las cantidades acumuladas de estos elementos es superior a 240 mg/m2, la adherencia de la película de revestimiento se deteriora. Por lo tanto, en la región desde la superficie de la película hasta la posición máxima de Al, la suma de la cantidad acumulada de Al, la cantidad acumulada de Si y la cantidad acumulada de Cr es 240 mg/m2 o menos. La suma de la cantidad acumulada de Al, la cantidad acumulada de Si y la cantidad acumulada de Cr es 220 mg/m2 o menos o 200 mg/m2 o menos.
Cuando la chapa de acero no incluye Cr o Si, no se detecta Cr o Si en la medición GDS de la película. Sin embargo, dado que es importante controlar la suma de la cantidad acumulada de Al, la cantidad acumulada de Si y la cantidad acumulada de Cr, incluso cuando no se detecta Cr o Si, no hay problema. Es decir, cuando la chapa de acero no incluye Cr y Si, la cantidad acumulada de Al en la región desde la superficie de la película hasta la posición máxima de Al puede ser de 60 mg/m2 o más y 240 mg/m2 o menos.
Cuando el valor (Zntotal - Zna) obtenido restando Zna que es la cantidad acumulada de Zn en la región desde la superficie de la película hasta la posición máxima de Al de Zntotal es decir, la cantidad acumulada de Zn en una región desde la superficie de la película hasta una posición a 100 pm de profundidad es inferior a 3,0 g/m2, se produce costra de óxido. Por lo tanto, Zntotal - Zna se establece en 3,0 g/m2 o más. Zntotal - Zna es preferiblemente 4,0 g/m2 o más, 8,0 g/m2 o más o 10,0 g/m2 o más.
Además, cuando Zntotal - Zna es mayor que 30,0 g/m2, el intervalo de corriente de soldadura apropiado se vuelve más estrecho. Por lo tanto, Zntotal - Zna se establece en 30,0 g/m2 o menos. Zntotal - Zna es preferiblemente 25,0 g/m2 o menos o 20,0 g/m2 o menos.
La medición GDS se realiza utilizando el siguiente método.
En cualquiera de las tres posiciones del cuerpo conformado por estampación en caliente, se miden los pesos de Fe, Al, Si, Mn, Cr y Zn en una región desde la superficie de la película hasta una posición a 100 pm en la dirección de la profundidad (dirección del espesor de la lámina). Calculando las cantidades acumuladas de Zn a partir de los resultados de medición obtenidos en las tres posiciones y obteniendo el valor medio de las mismas, se obtiene Zntotal, es decir, la cantidad acumulada de Zn en una región desde la superficie de la película hasta una posición a 100 pm de profundidad. Además, después de obtener la posición máxima de Al definida como se ha descrito anteriormente a partir de los resultados de medición obtenidos, se obtiene la cantidad acumulada de cada uno de los elementos (Zn, Mn, Al, Si y Cr) en la región desde la superficie hasta la posición máxima de Al. Obteniendo el valor medio de las cantidades acumuladas de cada uno de los elementos obtenidos por la medición en tres posiciones, se obtiene la cantidad acumulada de cada uno de los elementos. Para la medición se utiliza un espectrómetro de emisión óptica de descarga luminiscente tipo Marcus (GD-Profiler, fabricado por Horiba Ltd).
[Rugosidad media aritmética Ra]
La rugosidad media aritmética Ra de la película es inferior a 1,50 pm. Cuando la rugosidad media aritmética Ra es inferior a 1,50 pm, la irregularidad que provoca la flexión es pequeña. Por lo tanto, mientras se asegure la adherencia de la película de revestimiento, se puede mejorar la flexibilidad del cuerpo conformado por estampación en caliente. Por lo tanto, la rugosidad media aritmética Ra es inferior a 1,50 pm. La rugosidad media aritmética Ra es preferiblemente de 1,30 pm o menos, 1,10 pm o menos, 1,00 pm o menos o 0,90 pm o menos.
El límite inferior de la rugosidad media aritmética Ra no está particularmente limitado y puede ser de 0,01 pm o más, 0,10 pm o más o 0,50 pm o más.
La rugosidad media aritmética Ra de la película del cuerpo conformado por estampación en caliente se mide usando el siguiente método. Se corta una probeta de 50 mm * 50 mm en una posición a 10 mm o más de distancia de la superficie del extremo del cuerpo conformado por estampación en caliente, se analizan tres líneas en cualquier dirección usando un microscopio confocal (fabricado por Lasertec Corporation), y tres las líneas se analizan en una dirección perpendicular a la dirección. Calculando la rugosidad media aritmética Ra a partir del resultado obtenido según JIS B 0601:2001 y calculando el valor medio de las seis líneas en total, se obtiene la rugosidad media aritmética Ra de la película.
En el cuerpo conformado por estampación en caliente según la realización, la resistencia a la tracción es de 900 MPa o más. Ajustando la resistencia a la tracción a 900 MPa o más, el cuerpo conformado por estampación en caliente se puede aplicar adecuadamente a un componente de vehículo. La resistencia a la tracción es preferiblemente de 1000 MPa o más, 1500 MPa o más o 1800 MPa o más. El límite superior de la resistencia a la tracción no está particularmente limitado y puede ser de 3000 MPa o menos o de 2800 MPa o menos.
La resistencia a la tracción del cuerpo conformado por estampación en caliente se obtiene recogiendo una probeta JIS n.° 5 desde una posición del cuerpo conformado por estampación en caliente que no sea una región dentro de los 10 mm desde un borde y realizando un ensayo de tracción según JIS Z 2241:2011.
4. Método de fabricación de chapas de acero zincado para estampación en caliente
La chapa de acero zincado para estampación en caliente se obtiene calentando la chapa de acero en la región austenítica o en un intervalo de temperatura cercano a la región austenítica y estampando en caliente la chapa de acero calentada en el intervalo de temperatura. En consecuencia, las propiedades mecánicas de la chapa de acero zincado para la estampación en caliente a temperatura ambiente antes del calentamiento no son importantes. Por lo tanto, la estructura metalográfica de la chapa de acero zincado para estampación en caliente antes del calentamiento no está particularmente limitada. Es decir, la chapa de acero sobre la que aún no se ha formado la película de zincado puede ser una chapa de acero laminado en caliente o una chapa de acero laminado en frío, y el método de fabricación de esta chapa de acero no está limitado. Desde el punto de vista de la productividad, a continuación se describirá un método adecuado para fabricar la chapa de acero.
En el método adecuado de fabricación de la chapa de acero zincado para estampación en caliente, se realizan secuencialmente los siguientes procesos, que incluyen: un proceso de calentamiento de una plancha que tiene la composición química descrita anteriormente a 1200°C o más durante 5 minutos o más; un proceso de laminación en caliente para laminar en caliente la plancha de tal que la temperatura de laminación de acabado sea de 800°C o más y 980°C o menos y bobinado de la plancha laminado en caliente a una temperatura de bobinado de 450°C o más y 800°C o menos para obtener una chapa de acero laminado en caliente; un proceso de laminación en frío de decapado de la chapa de acero laminado en caliente y, posteriormente, laminación en frío de la chapa de acero laminado en caliente, de manera que la reducción de laminación acumulada sea del 30% o más y del 80% o menos para obtener una chapa de acero laminado en frío; y un proceso de zincado de recocido de la chapa de acero laminado en frío en un intervalo de temperatura de 700°C o más y 900°C o menos para obtener una chapa de acero y sumergir la chapa de acero en un baño de zinc fundido que tiene una concentración de Al de 0,155% en masa o más y 0,175% en masa o menos durante 1,0 segundo o más y 15,0 segundos o menos para formar una película de zincado sobre la chapa de acero.
[Proceso de calentamiento]
La plancha que tiene la composición química descrita anteriormente se calienta a 1200° o más durante 5 minutos o más. Cuando la temperatura de calentamiento de la plancha es inferior a 1200°C o el tiempo de calentamiento es inferior a 5 minutos, no se puede realizar la laminación en caliente descrita a continuación.
[Proceso de laminación en caliente]
La laminación en caliente se realiza de manera que la temperatura de laminación de acabado sea de 800°C o más y de 980°C o menos. Cuando la temperatura de laminación de acabado es excesivamente baja, la resistencia a la deformación aumenta y es difícil realizar la laminación. Cuando la temperatura de laminación de acabado es excesivamente alta, se produce una gran cantidad de costra de óxido y aumenta la abolladura de la superficie. Después de finalizar la laminación, la plancha laminada en caliente se enrolla a una temperatura de bobinado de 450°C o más y 800°C o menos para obtener una chapa de acero laminado en caliente. Cuando la temperatura de bobinado es excesivamente baja, el agua permanece de tal manera que la planitud se deteriora y es difícil realizar la laminación en frío. Cuando la temperatura de bobinado es excesivamente alta, el espesor de la costra de óxido aumenta, se requiere un largo periodo de tiempo para el decapado y la productividad disminuye.
[Proceso de laminación en frío]
Mediante la laminación en frío de la chapa de acero laminado en caliente después del decapado, se obtiene una chapa de acero laminado en frío. El laminado en frío se realiza de manera que la reducción acumulada de la laminación sea del 30% o más y del 80% o menos. En la chapa de acero según la realización, el contenido de carbono es grande. Por lo tanto, cuando se realiza la laminación en frío con una reducción de laminación acumulada excesiva, aumenta la carga en un laminador. Cuando la reducción de laminación acumulada disminuye excesivamente, la productividad disminuye. Por lo tanto, la reducción de laminación acumulada durante la laminación en frío es del 30% o más y del 80% o menos.
Cuando el espesor de la chapa de acero laminado en caliente antes del laminado en frío está representado por t0 y el espesor de la chapa de acero laminado en frío después del laminado en frío está representado por t1, la reducción de laminación acumulada se puede representar mediante {(fe - ti) / fe} x 100 (%).
[Proceso de zincado]
Es preferible que la película de zincado se forme usando una línea continua de galvanizado por inmersión en caliente que tenga una excelente eficiencia de producción. A continuación en la presente memoria, se describirá un método para formar la película de zincado en la línea continua de galvanizado por inmersión en caliente.
Durante el galvanizado continuo por inmersión en caliente, en primer lugar, la chapa de acero laminado en frío se calienta en un horno de calentamiento y se recuece. Para uso en estampación en caliente, no existe un límite particular en las propiedades mecánicas antes de la estampación en caliente. Por lo tanto, la temperatura de recocido no está particularmente limitada y puede ser de 700°C o más. Cuando la temperatura de recocido es superior a 900°C, los costes de fabricación aumentan. Por lo tanto, la temperatura de recocido se establece en 900°C o menos. El tiempo de recocido no está particularmente limitado y puede ser de 1 minuto a 5 minutos desde el punto de vista de la productividad. Con respecto a la atmósfera de recocido en la línea continua de galvanizado por inmersión en caliente, se puede usar un método ordinario y el punto de rocío puede ser de -20°C o menos. El punto de rocío es -35°C o menos.
Usando el método descrito anteriormente, se obtiene la chapa de acero.
Sumergiendo la chapa de acero obtenida utilizando el método descrito anteriormente en un baño de zinc fundido y tirando de la chapa de acero para formar una película de zincado sobre la chapa de acero, se obtiene la chapa de acero zincado para estampación en caliente que se aplica al cuerpo conformado por estampación en caliente según la realización. En el método de fabricación de la chapa de acero zincado para estampación en caliente, a diferencia de la técnica relacionada, las condiciones para formar la película de zincado se controlan estrictamente de modo que la cantidad de adherencia de la película de zincado sea de 15,0 g/m2 o más y menos de 40,0 g/m2 y el contenido de Al en la película de zincado sea de 100 mg/m2 hasta 400 mg/m2. Específicamente, la concentración de Al en el baño de zinc fundido se establece en 0,155% en masa o más y 0,175% en masa o menos, y la chapa de acero se sumerge en el baño de zinc fundido durante 1,0 segundo o más y 15,0 segundos o menos. La concentración de Al en el baño de zinc fundido es preferiblemente 0,157% en masa o más o 0,160% en masa o más. Además, la concentración de Al en el baño de zinc fundido es preferiblemente 0,172% en masa o menos o 0,170% en masa o menos.
La cantidad de adherencia del chapado de la película de zincado se puede controlar ajustando la velocidad de tracción o el caudal de gas de limpieza soplado desde una boquilla. Además, la concentración de Al en la película de zincado puede ajustarse controlando la composición del baño de galvanoplastia, la temperatura del baño de galvanoplastia y el tiempo de inmersión en el baño de galvanoplastia. El contenido de Al en la película de zincado se puede ajustar controlando la cantidad de adherencia del chapado en la película de zincado.
Cuando se realiza la laminación de revenido después del proceso de zincado, se puede ajustar la planitud de la forma de la superficie y la rugosidad de la superficie de la chapa de acero zincado para estampación en caliente. Por lo tanto, dependiendo de los usos, la laminación de revenido se puede realizar opcionalmente después del proceso de zincado.
5. Método de fabricación del cuerpo conformado por estampación en caliente
En el método de fabricación del cuerpo conformado por estampación en caliente según la realización, se precalienta una chapa de acero para estampación en caliente calentándola en un intervalo de temperatura de 600°C o más y 700°C o menos y manteniéndola en este intervalo de temperatura durante 30 minutos o más y 2 horas o menos, se calienta en un intervalo de temperatura de 700°C o más y 1000°C o menos, se mantiene en este intervalo de temperatura durante 1 minuto o más y 20 minutos o menos, y posteriormente se estampa en caliente. En estas condiciones de calentamiento, la película de zincado antes de la estampación en caliente se puede formar de una disolución sólida (disolución sólida de Fe-Zn) de hierro y zinc. Por lo tanto, no se produce fragilización por metal líquido (LME). Además, al realizar el precalentamiento descrito anteriormente, la película de zincado puede formar la disolución sólida sin pasar por el estado de coexistencia sólido-líquido. Por lo tanto, se puede reducir la rugosidad de la superficie de la película de zincado. Como resultado, se puede mejorar la flexibilidad del cuerpo conformado por estampación en caliente.
Los ejemplos de un método de calentamiento antes de la estampación en caliente incluyen calentamiento mediante un horno eléctrico o un horno de gas, calentamiento por llama, calentamiento por activación, calentamiento por alta frecuencia y calentamiento por inducción. Para lograr el templado de un material mediante calentamiento antes de la estampación en caliente, la chapa de acero se calienta en las condiciones de calentamiento descritas anteriormente y se estampa en caliente en el estado de alta temperatura, por ejemplo, utilizando un troquel a través del cual pasa una tubería de refrigeración por agua. En este momento, la chapa de acero entra en contacto con el troquel para ser enfriado rápidamente. El troquel puede calentarse por adelantado para cambiar la temperatura de templado o la velocidad de enfriamiento y para controlar las propiedades de fabricación después de la estampación en caliente.
Ejemplos
A continuación, se describirán ejemplos de la presente invención. Sin embargo, las condiciones de los ejemplos son meramente ejemplares para confirmar la operatividad y los efectos de la presente invención, y la presente invención no se limita a estos ejemplos de condiciones. La presente invención puede adoptar diversas condiciones dentro de un intervalo que no se aleje del alcance de la presente invención, siempre que el objeto de la presente invención pueda lograrse en esas condiciones.
Al realizar calentamiento, laminación en caliente, laminación en frío y zincado en planchas con las composiciones químicas que se muestran en la Tabla 1 en las condiciones que se muestran en la Tabla 2A, se obtuvieron chapas de acero zincado para estampación en caliente que se muestran en la Tabla 2B. Después de la laminación en caliente, la plancha se decapó.
Además, después del zincado, la chapa de acero n.° 29 que se muestra en la Tabla 2B se mantuvo a 520°C durante 20 segundos para un proceso de aleación.
La chapa de acero laminado en caliente obtenida por laminación en caliente tenía un espesor de chapa de 2,8 mm, y la chapa de acero laminado en frío obtenida por laminación en frío tenía un espesor de chapa de 1,4 mm.
El zincado se realizó en la línea continua de galvanización en caliente. Con respecto a las condiciones de recocido, el punto de rocío se fijó en -40°C, la chapa de acero se mantuvo a la temperatura que se muestra en la Tabla 2A durante 200 segundos y se enfrió hasta un intervalo de temperatura de 540°C o menos a una velocidad de enfriamiento promedio de 6°C/s. La temperatura del baño de revestimiento se ajustó a 450°C a 460°C. La cantidad de adherencia de la película de zincado se ajustó ajustando la velocidad de tracción del baño de zinc fundido o el caudal del gas de limpieza soplado desde una boquilla.
Con respecto a cada una de las chapas de acero zincado obtenidas para estampación en caliente, se midieron la cantidad de adherencia del chapado, la concentración de Fe, el contenido de Al y la concentración de Al utilizando el método descrito anteriormente. Los resultados de medición obtenidos se muestran en la Tabla 2B.
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[Tabla 2A]
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El subrayado representa que las condiciones de fabricación no son preferibles.
[Tabla 2B]
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El subrayado representa que las condiciones de fabricación no son preferibles.
Se recogió una probeta para estampación en caliente (tamaño de la probeta: 250 mm en la dirección de la anchura de la chapa * 200 mm en la dirección de laminación) de la chapa de acero zincado obtenida para estampación en caliente. La probeta se calentó de tal manera que la temperatura de la chapa de acero en un horno de calentamiento alcanzó la temperatura que se muestra en las Tablas 3A y 4A, se mantuvo a esta temperatura durante el tiempo de retención que se muestra en las Tablas 3A y 4A, se sacó del horno de calentamiento, se estampó en caliente utilizando un troquel de acero para una chapa plana, y se enfrió rápidamente. Como resultado, se obtuvo un cuerpo conformado por estampación en caliente. Algunos de los cuerpos conformados por estampación en caliente se fabricaron después de precalentar manteniendo la probeta a 650°C durante 1 hora.
Con respecto a la película del cuerpo conformado por estampación en caliente obtenido, la estructura de la película y la rugosidad media aritmética Ra se midieron utilizando los métodos descritos anteriormente. Los resultados de medición obtenidos se muestran en las Tablas 3B y 4B.
(Evaluación de soldabilidad por puntos)
Con respecto a cada uno de los cuerpos conformados por estampación en caliente que se muestran en las Tablas 3B y 4B, se recogieron dos piezas de ensayo que tenían un tamaño de 230 mm en la dirección de la anchura de la chapa x 180 mm en la dirección de laminación desde una posición distinta de una región dentro de los 10 mm desde un borde, estas piezas de ensayo se dispusieron para superponerse entre sí, y se realizó soldadura por puntos mientras se cambiaba la corriente en las siguientes condiciones. Una corriente en la que el diámetro del botón de soldadura era de 4 Vt (t representa el espesor de la lámina de la probeta) se fijó en un límite inferior, una corriente en la que se produjeron salpicaduras se fijó en un límite superior y un intervalo entre el límite superior y el límite inferior se fijó en un intervalo de corriente de soldadura apropiado. Además, la soldadura se realizó a un valor de corriente 0,5 kA por debajo del límite superior en el que se produjeron salpicaduras, y se realizó un ensayo de puntos continuos de 1000 puntos para evaluar si se produjo o no una deposición.
En las Tablas 3B y 4B, los ejemplos en los que el intervalo de corriente de soldadura adecuado era de 1,2 kA o más se determinaron como "Apto" y se mostraron como "OK" en el intervalo de corriente de soldadura adecuado de la tabla, y los ejemplos en los que el intervalo de corriente de soldadura adecuado fue inferior a 1,2 kA o los ejemplos en los que se produjeron salpicaduras a la corriente en la que el diámetro del botón de soldadura era de 4 Vt se determinaron como "Fallo" y se mostraron como "NG" en el intervalo de corriente de soldadura apropiado de la tabla. Además, los ejemplos en los que no se produjo el depósito se determinaron como "Apto" y se mostraron como "No se produjo" en la tabla, y los ejemplos en los que se produjo el depósito se determinaron como "Fallo" y se mostraron como "Se produjo" en la tabla. Además, se contó el número de puntos donde se produjo la chispa entre los 1000 puntos. Los ejemplos en los que se produjo chispa en 50 puntos o más se determinaron como "Fallo" y se mostraron como "NG" en la columna de la tabla correspondiente a la chispa, y los ejemplos en los que no se produjo chispa en 50 puntos o más se determinaron como "Apto" y se mostraron como "OK" en la columna de la tabla correspondiente a la chispa.
Presión de soldadura: 400 kgf
Tiempo de activación: 15 ciclos
Tiempo de retención: 9 ciclos
Forma del chip del electrodo: tipo DR, punta 96 mm-radio de curvatura R 40 mm
(Evaluación de la adherencia de la película de revestimiento)
Con respecto a cada uno de los cuerpos conformados por estampación en caliente que se muestran en las Tablas 3B y 4B, se cortó una probeta (70 mm x 150 mm) desde una posición distinta de una región dentro de los 10 mm desde un borde, se realizó un tratamiento con fosfato de zinc usando PBL-3080 (fabricado por Nihon Parkerizing Co., Ltd.) en condiciones típicas de conversión química, de manera que la cantidad de adherencia fue de 3 g/m2. A continuación, se electrodepositó una laca de electrodeposición GT-10 (fabricada por Kansai Paint Co., Ltd.) por conducción de pendiente a una tensión de 200 V y se coció a una temperatura de cocido de 150°C durante 20 minutos. El espesor de la película de revestimiento se fijó en 20 pm. La probeta se sumergió en agua de intercambio iónico a 50°C, se sacó después de 240 horas, se rascó con un cuchillo cortador en forma de rejilla con cuadrados de 1 mm de anchura y se sometió a un ensayo de descascarillado con una cinta de poliéster (fabricada por Nichiban Co., Ltd.). Comparando el número de cuadrados que quedaban en las películas de revestimiento entre sí, se evaluó la adherencia de la película de revestimiento. El número de todos los cuadrados se fijó en 100. Con respecto a los criterios de evaluación, los ejemplos en los que el número de cuadrados restantes fue de 90 a 100 se determinaron como "Bueno" y se evaluaron como "OK", y los ejemplos en los que el número de cuadrados restantes fue de 0 a 89 fueron determinados como "Malos" y evaluados como "NG"
(Evaluación de la resistencia a la tracción)
Con respecto a cada uno de los cuerpos conformados por estampación en caliente que se muestran en las Tablas 3B y 4B, se recogió una probeta JIS n.° 5 desde una posición distinta a una región dentro de los 10 mm desde un borde, y se realizó un ensayo de tracción según JIS Z 2241:2011 para obtener una resistencia a la tracción TS. Cuando la resistencia a la tracción TS fue de 900 MPa o más, se determinó que los ejemplos tenían una resistencia alta y fueron "Aptos", y cuando la resistencia a la tracción TS fue inferior a 900 MPa, se determinó que los ejemplos no tenían la resistencia deseada para el cuerpo conformado por estampación en caliente y fueron "Fallos".
(Evaluación de la flexibilidad)
Con respecto a cada uno de los cuerpos conformados por estampación en caliente que se muestran en las Tablas 3B y 4B, se recogió una probeta de 60 mm x 60 mm desde una posición distinta de una región dentro de los 10 mm desde un borde, y se realizó un ensayo de flexión según VDA238- 100 para obtener un ángulo de flexión a (°). Como dispositivo, se utilizó un conjunto de celdas de carga de 20 KN (fabricado por Zwick).
El producto (TS x a (MPa°)) de la resistencia a la tracción TS y el ángulo de flexión a obtenido usando los métodos descritos anteriormente se ajustó a un índice que representa la flexibilidad. Se determina que los ejemplos en los que TS x a (MPa°) era de 95.000 MPa° o más tenían una excelente flexibilidad y fueron "Aptos", y se determina que los ejemplos en los que TS x a (MPa °) era inferior a 95.000 MPa ° tenían poca flexibilidad y eran "Fallos".
[Tabla 3A]
Figure imgf000018_0001
El subrayado representa que las condiciones de fabricación no son preferibles o que el valor está fuera del intervalo de la presente invención.
[Tabla 3B]
Figure imgf000019_0001
El subrayado representa que las condiciones de fabricación no son preferibles o que el valor está fuera del intervalo de la presente invención.
[Tabla 4A]
Figure imgf000020_0001
El subrayado representa que las condiciones de fabricación no son preferibles o que el valor está fuera del intervalo de la presente invención.
[Tabla 4B]
Figure imgf000021_0001
El subrayado representa que las condiciones de fabricación no son preferibles o que el valor está fuera del intervalo de la presente invención.
Puede verse en las Tablas 3B y 4B que los Ejemplos tienen una alta resistencia, pueden evitar chispas y depósitos durante la soldadura por puntos, tienen un intervalo de corriente de soldadura amplio y apropiado, y tienen una excelente adherencia y flexibilidad de la película de revestimiento. En los Ejemplos que se muestran en las Tablas 3B y 4B, no se observó la producción de costra de óxido después de la estampación en caliente.
Aplicabilidad industrial
Según el aspecto descrito anteriormente de la presente invención, es posible proporcionar un cuerpo conformado por estampación en caliente que tiene una alta resistencia, que ha suprimido la producción de costra de óxido después de la estampación en caliente, que puede evitar las chispas y los depósitos durante la soldadura por puntos, que tiene un amplio intervalo de corriente de soldadura apropiado, y que tiene una excelente adherencia y flexibilidad de la película de revestimiento.

Claims (2)

REIVINDICACIONES
1. Un cuerpo conformado por estampación en caliente que comprende una chapa de acero y una película dispuesta sobre la chapa de acero,
en donde la chapa de acero incluye, como composición química, en % en masa:
C: de 0,02% a 0,58%;
Mn: de 0,10% a 3,00%;
Al sol.: de 0,001% a 1,000%;
Si: 2,00% o menos;
P: 0,100% o menos;
S: 0,005% o menos;
N: 0,0100% o menos;
Ti: de 0% a 0,200%;
Nb: de 0% a 0,200%;
V: de 0% a 1,00%;
W: de 0% a 1,00%;
Cr: de 0% a 1,00%;
Mo: de 0% a 1,00%;
Cu: de 0% a 1,00%;
Ni: de 0% a 1,00%;
B: de 0% a 0,0100%;
Ca: de 0% a 0,05%;
REM: de 0% a 0,05%; y
consistiendo el resto en Fe e impurezas, y
en la película,
en la medición GDS en una región desde la superficie de la película hasta una posición a 100 pm de profundidad desde la superficie, Zntotal como una cantidad acumulada de Zn es 10,0 g/m2 o más y menos de 40,0 g/m2, en la medición GDS en una región desde la superficie hasta una posición máxima de Al, una suma de Zna como una cantidad acumulada de Zn y una cantidad acumulada de Mn es 20,0 g/m2 o menos y la suma de una cantidad acumulada de Al, una cantidad acumulada de Si y una cantidad acumulada de Cr es de 60 mg/m2 o más y 240 mg/m2 o menos,
Zntotal - Zna es 3,0 g/m2 o más y 30,0 g/m2 o menos, y
una rugosidad media aritmética Ra de la película es inferior a 1,50 pm, y en donde
en la película, una cantidad de adherencia del chapado es de 15,0 g/m2 o más y menos de 40,0 g/m2, una concentración de Fe es 1,5% en masa o más y 8,0% en masa o menos, un contenido de Al es 100 mg/m2 o más y 400 mg/m2 o menos, una concentración de Al es 0,50% en masa o más y 3,00% en masa o menos, y el resto consiste en Zn e impurezas,
una resistencia a la tracción TS del cuerpo conformado por estampación en caliente es de 900 MPa o más, un índice TS x a que representa la flexibilidad del cuerpo conformado por estampación en caliente es de 95.000 MPa° o más, y
la medición GDS, la medición de la cantidad de adherencia del chapado, la medición de la concentración de Fe, la medición del contenido de Al, la medición de la concentración de Al, la medición de la rugosidad media aritmética Ra, la medición de la resistencia a la tracción TS y la medición de la flexibilidad se realizan como se describe en la descripción.
2. El cuerpo conformado por estampación en caliente según la reivindicación 1, en donde la composición química de la chapa de acero incluye, en % en masa, una o dos clases seleccionadas del grupo que consiste en:
Ti: de 0,005% a 0,200%;
Nb: de 0,005% a 0,200%;
V: de 0,10% a 1,00%;
W: de 0,10% a 1,00%;
Cr: de 0,05% a 1,00%;
Mo: de 0,05% a 1,00%;
Cu: de 0,05% a 1,00%;
Ni: de 0,05% a 1,00%;
B: de 0,0010% a 0,0100%;
Ca: de 0,0005% a 0,05%; y
REM: de 0,0005% a 0,05%.
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