ES3054457T3 - Steel sheet and plated steel sheet - Google Patents

Steel sheet and plated steel sheet

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ES3054457T3
ES3054457T3 ES22795323T ES22795323T ES3054457T3 ES 3054457 T3 ES3054457 T3 ES 3054457T3 ES 22795323 T ES22795323 T ES 22795323T ES 22795323 T ES22795323 T ES 22795323T ES 3054457 T3 ES3054457 T3 ES 3054457T3
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ES
Spain
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steel sheet
oxides
steel
less
layer
Prior art date
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ES22795323T
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English (en)
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Keitaro Matsuda
Takuya Mitsunobu
Masaaki Uranaka
Jun Maki
Hiroshi Takebayashi
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

Se proporciona una lámina de acero de alta resistencia con altas propiedades de recubrimiento, resistencia a la corrosión por LME y a la fragilización por hidrógeno; y una lámina de acero recubierta. Se proporciona una lámina de acero que contiene entre un 0,05 % y un 0,40 % de C, entre un 0,2 % y un 3,0 % de Si, entre un 0,1 % y un 5,0 % de Mn y entre un 0,4 % y un 1,50 % de sol. Al, que tiene, en una capa superficial de la chapa de acero, una capa interna de óxido que contiene un óxido granular fino, un óxido granular grueso y un óxido de límite de grano, y en la que la densidad numérica del óxido granular fino en la capa interna de óxido es de al menos 4,0 partículas/μm2, la densidad numérica del óxido granular grueso en la capa interna de óxido es de al menos 4,0 partículas/25 μm2, la relación A de la longitud del óxido de límite de grano cuando se proyecta sobre la superficie de la chapa de acero con respecto a la longitud de la superficie de la chapa de acero cuando se observa una sección transversal de la capa superficial de la chapa de acero es del 50-100%, y se incluye una capa de agotamiento de la capa superficial que tiene una composición de acero que satisface Si <= 0,6% y Al >= 0,05%, en % en masa pero excluyendo óxidos, a una profundidad de 1/2 de la profundidad promedio de la capa interna de óxido calculada a partir de una sección transversal Imagen SEM de la chapa de acero; y una chapa de acero revestida utilizando la chapa de acero. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Chapa de acero y chapa de acero chapada
[0003] Campo
[0004] La presente invención se refiere a una chapa de acero y a una chapa de acero chapada. Más específicamente, la presente invención se refiere a una chapa de acero de alta resistencia y a una chapa de acero chapada que tiene alta capacidad de chapado, resistencia a LME y resistencia a la fragilidad por hidrógeno.
[0005] Antecedentes
[0006] En los últimos años, la chapa de acero usada en automóviles, electrodomésticos, materiales de construcción y otros diversos campos se ha hecho cada vez más resistente. Por ejemplo, el uso de chapa de acero de alta resistencia ha aumentado en el campo de los automóviles con el propósito de reducir el peso de la carrocería del vehículo para mejorar la economía de combustible. Dicha chapa de acero de alta resistencia incluye típicamente elementos como, por ejemplo, C, Si, Mn y Al para mejorar la resistencia del acero.
[0007] En la producción de chapa de acero de alta resistencia, el tratamiento térmico como, por ejemplo, el recocido se lleva a cabo generalmente después del laminado. Además, entre los elementos incluidos típicamente en la chapa de acero de alta resistencia, los elementos fácilmente oxidables de Si, Mn y Al pueden unirse con el oxígeno en la atmósfera durante el tratamiento térmico y a veces formar una capa que incluye óxido en la proximidad de la superficie de la chapa de acero. Las formas que adopta dicha capa incluyen una forma en la cual los óxidos que incluyen Si, Mn o Al forman una película en el exterior (superficie) de la chapa de acero (capa de oxidación externa) y una forma en la cual los óxidos se forman en el interior (capa superficial) de la chapa de acero (capa de oxidación interna).
[0008] Cuando se forma una capa de chapado (por ejemplo, una capa de chapado a base de Zn) sobre la superficie de la chapa de acero que tiene una capa de oxidación externa, los óxidos estarán presentes como una película sobre la superficie de la chapa de acero y, por lo tanto, impedirán la interdifusión entre los constituyentes del acero (por ejemplo, Fe) y los constituyentes del chapado (por ejemplo, Zn) afectando de ese modo a la adhesión entre el acero y el chapado, dando como resultado a veces una capacidad de chapado insuficiente (por ejemplo, habrá un aumento en las partes no chapadas). Por lo tanto, desde el punto de vista de mejorar la capacidad de chapado, la chapa de acero formada con una capa de oxidación interna es más preferible que la chapa de acero formada con una capa de oxidación externa.
[0009] En relación con las capas de oxidación internas, las BP 1 y 2 describen una chapa de acero chapada de alta resistencia con una resistencia a la tracción de 980 MPa o más compuesta de una chapa de acero chapada que tiene una capa de chapado a base de zinc sobre una chapa de acero base que incluye C, Si, Mn, Al, etc., y que tiene una capa de oxidación interna que incluye Si y/o Mn sobre una capa superficial de la chapa de acero base.
[0010] El documento EP2944705A1 describe una chapa de acero galvanizado-recocido que tiene una excelente adhesión de revestimiento.
[0011] Lista de citas
[0012] Bibliografía de patentes
[0013] BP 1 Publicación de patente japonesa pendiente de examen n.º 2016-130357
[0014] BP 2 Publicación de patente japonesa pendiente de examen n.º 2018-193614
[0015] Compendio
[0016] Problema técnico
[0017] Las chapas de acero de alta resistencia usadas para elementos de automoción, etc., se usan a veces en entornos atmosféricos corrosivos en donde la temperatura y la humedad fluctúan en gran medida. Se sabe que si la chapa de acero de alta resistencia se expone a tal entorno atmosférico corrosivo, el hidrógeno generado en el proceso de corrosión penetrará en el acero. El hidrógeno que penetra en el acero se segregará en los límites de grano de martensita en la microestructura del acero y hará que los límites de grano sean frágiles para, de este modo, posiblemente provocar grietas en la chapa de acero. El fenómeno de que se produzcan grietas debido a este hidrógeno penetrado se denomina "agrietamiento por fragilidad por hidrógeno" (agrietamiento retardado) y con frecuencia se convierte en un problema durante el trabajo del acero. Por consiguiente, para evitar el agrietamiento por fragilidad por hidrógeno, en la chapa de acero usada en entornos corrosivos, es eficaz reducir la cantidad de acumulación de hidrógeno en el acero.
[0018] Además, en el caso de estampación o soldadura en caliente de una chapa de acero chapada que comprende una chapa de acero de alta resistencia provista de una capa de chapado a base de Zn, etc., la chapa de acero chapada se trabaja a una temperatura alta (por ejemplo, aproximadamente 900 °C), por lo que posiblemente se puede trabajar en un estado en donde el Zn incluido en la capa de chapado se ha fundido. En este caso, el Zn fundido penetrará a veces en el acero y provocará grietas dentro de la chapa de acero. Este fenómeno se denomina "fragilización por metal líquido" (LME, por sus siglas en inglés)". Se sabe que las propiedades de fatiga de la chapa de acero se degradan debido a esta LME. Por consiguiente, para evitar el agrietamiento por LME, es eficaz evitar que el Zn, etc., incluido en la capa de chapado penetre en la chapa de acero.
[0019] Las BP 1 y 2 enseñan que controlando la profundidad promedio de la capa de oxidación interna en un espesor de 4 μm o más y teniendo la función de capa de oxidación interna como sitios de trampa de hidrógeno, es posible evitar la penetración de hidrógeno y suprimir la fragilidad por hidrógeno. Sin embargo, no se ha estudiado en absoluto el control de la forma de los óxidos presentes en la capa de oxidación interna. Todavía hay margen para mejorar la resistencia a la fragilidad por hidrógeno. Además, no se ha estudiado la mejora de la resistencia a LME.
[0020] Teniendo en cuenta estas circunstancias, el objeto de la presente invención es proveer una chapa de acero de alta resistencia y una chapa de acero chapada que tengan alta capacidad de chapado, resistencia a LME y resistencia a la fragilidad por hidrógeno.
[0021] Solución al problema
[0022] Los inventores descubrieron que para resolver el problema anterior es importante formar óxidos en la capa superficial de la chapa de acero, es decir, en el interior de la chapa de acero, y además, controlar la forma de los óxidos presentes en la capa superficial de la chapa de acero. Con más detalle, los inventores descubrieron que se puede lograr una alta resistencia a LME y resistencia a la fragilidad por hidrógeno formando una capa de oxidación interna para garantizar una alta capacidad de chapado y formando, como la forma de óxidos contenidos en la capa de oxidación interna, óxidos granulares finos presentes dentro de los granos cristalinos de la estructura metalográfica en una gran cantidad de modo que los óxidos granulares finos no solo funcionen como sitios de trampa para el hidrógeno que puede penetrar en el acero en entornos corrosivos sino que también funcionen como sitios de trampa para el Zn que puede penetrar en el acero durante el estampado o la soldadura en caliente, que se pueden lograr una mayor resistencia a LME y resistencia a la fragilidad por hidrógeno formando también óxidos granulares gruesos en una gran cantidad y teniendo los óxidos granulares gruesos la función no solo de sitios de trampa para el hidrógeno que puede penetrar en el acero en entornos corrosivos sino también de sitios de trampa para el Zn que puede penetrar en el acero durante el estampado o la soldadura en caliente, además, que se puede lograr una resistencia a la fragilidad por hidrógeno aún mayor formando también óxidos de límite de grano presentes en los límites de grano cristalino de la estructura metalográfica en una gran cantidad de modo que los óxidos de límite de grano funcionen como una ruta de escape para el hidrógeno que penetra en el acero, y además que se puede lograr una resistencia a LME aún mayor formando una región laminar con una composición de bajo Si y alto Al para la estructura metalográfica a una profundidad de 1/2 de la capa de oxidación interna (a veces denominada "capa de superficie agotada"). La presente invención se basa en los hallazgos anteriores y se define en la reivindicación 1. Las realizaciones preferidas se definen en las reivindicaciones dependientes.
[0023] Efectos ventajosos de la invención
[0024] Según la presente invención, los óxidos granulares finos y los óxidos granulares gruesos presentes en grandes cantidades en la capa superficial de la chapa de acero pueden funcionar como sitios de trampa para el hidrógeno que la penetra en entornos corrosivos. Como resultado, la cantidad de hidrógeno que penetra en el entorno corrosivo puede suprimirse en gran medida y la resistencia a la fragilidad por hidrógeno puede mejorarse en gran medida. Además, los óxidos granulares finos y los óxidos granulares gruesos funcionan como sitios de captura para el Zn que penetra en el acero durante el estampado o la soldadura en caliente. La cantidad de Zn que penetra puede suprimirse en gran medida y la resistencia a LME puede mejorarse en gran medida. Además, formando los óxidos de límite de grano en una gran cantidad, se puede hacer que los óxidos de límite de grano funcionen como una ruta de escape para el hidrógeno que penetra en el acero. Como resultado, el hidrógeno penetrado puede descargarse, la cantidad de hidrógeno acumulada en el acero puede reducirse, y la resistencia a la fragilidad por hidrógeno puede mejorarse en gran medida. Además, según la presente invención, al formar una región laminar con una composición de bajo Si y alto Al de la estructura metalográfica a una profundidad de 1/2 de la capa de oxidación interna (a veces denominada "capa de superficie agotada"), el Al impide la penetración en los límites de grano de acero del Zn a medida que intenta penetrar el acero durante el estampado o la soldadura en caliente y puede mejorar aún más la resistencia a LME. Finalmente, debido a que los óxidos granulares finos, óxido granular grueso, óxidos de límite de grano y capa de superficie agotada se forman en el interior de la chapa de acero, cuando se forma la capa de chapado, los constituyentes de acero y los constituyentes de chapado se interdifunden suficientemente haciendo posible lograr una alta capacidad de chapado. Por consiguiente, a través de la presente invención, es posible lograr una alta capacidad de chapado, resistencia a LME y resistencia a la fragilidad por hidrógeno en una chapa de acero de alta resistencia.
[0025] Breve descripción de los dibujos
[0026] La FIG.1 es una vista esquemática de una sección transversal de una chapa de acero que tiene una capa de oxidación externa.
[0027] La FIG.2 es una vista esquemática de una sección transversal de la chapa de acero ilustrada según la presente invención.
[0028] La FIG.3 es una vista esquemática para explicar la medición de la Relación A en la presente invención.Descripción de las realizaciones
[0029] Chapa de acero
[0030] La chapa de acero según la presente invención es una chapa de acero que tiene una composición química que comprende, en % en masa,
[0031] C: 0,05 a 0,40 %,
[0032] Si: 0,2 a 3,0 %,
[0033] Mn: 0,1 a 5,0 %,
[0034] sol. Al: 0,4 a 1,50 %,
[0035] P: 0,0300 % o menos,
[0036] S: 0,0300 % o menos,
[0037] N: 0,0100 % o menos,
[0038] B: 0 a 0,010 %,
[0039] Ti: 0 a 0,150 %,
[0040] Nb: 0 a 0,150 %,
[0041] V: 0 a 0,150 %,
[0042] Cr: 0 a 2,00 %,
[0043] Ni: 0 a 2,00 %,
[0044] Cu: 0 a 2,00 %,
[0045] Mo: 0 a 1,00 %,
[0046] W: 0 a 1,00 %,
[0047] Ca: 0 a 0,100 %,
[0048] Mg: 0 a 0,100 %,
[0049] Zr: 0 a 0,100 %,
[0050] Hf: 0 a 0,100 %, y
[0051] REM: 0 a 0,100 % y
[0052] teniendo un resto de Fe e impurezas, en cuya chapa de acero,
[0053] una capa de oxidación interna que incluye óxidos granulares finos, óxidos granulares gruesos y óxidos de límite de grano está presente en una capa superficial de la chapa de acero, y,
[0054] al examinar una sección transversal de una capa superficial de la chapa de acero,
[0055] una densidad numérica de óxidos granulares finos en la capa de oxidación interna es de 4,0/μm<2>o más, una densidad numérica de óxidos granulares gruesos en la capa de oxidación interna es de 4,0/25 μm<2>o más, y
[0056] una Relación A de la longitud de los óxidos de límite de grano proyectados sobre la superficie de la chapa de acero con respecto a la longitud de la superficie de la chapa de acero es del 50 % o más y del 100 % o menos, y
[0057] una capa de superficie agotada con una composición de acero que no incluye los óxidos granulares finos, los óxidos granulares gruesos y los óxidos de límite de grano que satisface, en % en masa, Si ≤ 0,6 % y Al ≥ 0,05 % está incluida a una profundidad de 1/2 de la profundidad promedio de la capa de oxidación interna.
[0058] En la producción de chapa de acero de alta resistencia, se lamina una plancha de acero ajustada a una composición química predeterminada (típicamente, laminada en caliente y laminada en frío), luego se recuece con el propósito de obtener la microestructura deseada, etc. En el recocido, los constituyentes oxidables de manera comparativamente fácil en la chapa de acero (por ejemplo, Si, Mn y Al) se unen con el oxígeno en la atmósfera de recocido mediante lo cual se forma una capa que incluye óxidos en las proximidades de la superficie de la chapa de acero. Por ejemplo, como la chapa 1 de acero mostrada en la FIG. 1, se forma una capa 2 de oxidación externa como una película sobre la superficie del acero 3 base (es decir, el exterior del acero 3 base). Si se forma una capa 2 de oxidación externa como una película sobre la superficie del acero 3 base, si se forma una capa de chapado (por ejemplo, capa de chapado a base de zinc), la capa 2 de oxidación externa impedirá la interdifusión entre los constituyentes del chapado (por ejemplo, Zn, Al) y los constituyentes del acero (por ejemplo, Fe), por lo que a veces no se puede asegurar la adhesión suficiente entre el acero y el chapado y surgirán partes no chapadas donde no se forma capa de chapado.
[0059] Por el contrario, como se ilustra en la FIG. 2, la chapa 11 de acero según la presente invención no tiene una capa 2 de oxidación externa formada en la superficie del acero 3 base como la chapa 1 de acero mostrada en la FIG. 1, sino que tiene óxidos 12 granulares finos, óxidos 15 granulares gruesos y óxidos 13 de límite de grano presentes en el interior del acero 14 base. Por consiguiente, cuando se forma una capa de chapado sobre la superficie de la chapa 11 de acero, la chapa 11 de acero según la presente invención en donde se forman óxidos 12, óxidos 15 granulares gruesos y óxidos 13 de límite de grano dentro del acero 14 base puede lograr suficiente interdifusión entre los constituyentes de chapado y los constituyentes de acero y puede obtener alta capacidad de chapado en comparación con la chapa 1 de acero que tiene una capa 2 de oxidación externa como en la FIG. 1. Por lo tanto, los inventores descubrieron que, desde el punto de vista de lograr una alta capacidad de chapado, es eficaz controlar las condiciones durante el recocido para formar óxidos en el interior de la chapa de acero. Es preciso observar que el término "alta capacidad de chapado", cuando se usa con respecto a la chapa de acero, significa que cuando se chapa la chapa de acero, es posible formar una capa de chapado en un estado en el cual hay pocas partes no chapadas (partes donde no se forma la capa de chapado) (por ejemplo, 5,0 % de área o menos) o ninguna en absoluto. Además, el término "alta capacidad de chapado", cuando se usa con respecto a la chapa de acero chapada, significa una chapa de acero chapada en un estado con extremadamente pocas partes no chapadas (por ejemplo, 5,0 % de área o menos) o ninguna en absoluto. Desde el punto de vista de la capacidad de chapado anterior, en la chapa 11 de acero según la presente realización, cuanto menor sea la capa de oxidación externa, mejor, pero puede haber una capa de oxidación externa siempre que esté dentro de un rango en el cual pueda lograrse una capacidad chapado alta.
[0060] Además, la chapa de acero de alta resistencia utilizada en un entorno atmosférico, particularmente la chapa de acero de alta resistencia para automóviles, se utiliza expuesta repetidamente en diversos entornos de diferente temperatura y humedad. Un entorno de este tipo se denomina "entorno atmosférico corrosivo". Se sabe que el hidrógeno se genera en el proceso de corrosión en un ambiente atmosférico corrosivo. Además, el hidrógeno penetra más profundamente que la región de la capa superficial en el acero y se segrega en los límites de grano de martensita de la microestructura de la chapa de acero causando de esta manera fragilidad de los límites de grano y desencadenando agrietamiento por fragilidad por hidrógeno (agrietamiento retardado) en la chapa de acero. La martensita es una estructura dura, por lo que tiene una alta susceptibilidad al hidrógeno y es más vulnerable al agrietamiento por fragilidad por hidrógeno. Tal agrietamiento puede convertirse en un problema cuando se trabaja la chapa de acero. Por consiguiente, para evitar el agrietamiento por fragilidad por hidrógeno, en una chapa de acero de alta resistencia utilizada en un entorno atmosférico corrosivo, es eficaz reducir la cantidad de hidrógeno acumulado en el acero, más específicamente, la cantidad de hidrógeno acumulado en posiciones más profundas que la región de capa superficial de la chapa de acero. Los inventores descubrieron que controlando la forma de los óxidos presentes en la capa superficial de la chapa de acero, más específicamente, al provocar que "óxidos granulares finos" que tienen un tamaño de grano y una densidad numérica en rangos predeterminados estén presentes como óxidos, los óxidos granulares finos funcionen como sitios de trampa para el hidrógeno que penetra en la región de la capa superficial de la chapa de acero en un entorno corrosivo y permitan una reducción adicional en la cantidad de hidrógeno acumulado en la chapa de acero usada en un entorno corrosivo, que al provocar adicionalmente que "óxidos granulares gruesos" que tienen un tamaño de grano y una densidad numérica en rangos predeterminados estén presentes como óxidos, los óxidos granulares gruesos funcionen como sitios de trampa para el hidrógeno que penetra en la región de la capa superficial de la chapa de acero en un entorno corrosivo y permitan una reducción adicional en la cantidad de hidrógeno acumulado en la chapa de acero usada en un entorno corrosivo, además de que al hacer que "óxidos de límite de grano" estén presentes conjuntamente en una relación predeterminada, los óxidos de límite de grano funcionen como rutas de escape para el hidrógeno penetrado y, por lo tanto, no solo supriman la penetración por el hidrógeno, sino que también promuevan la descarga de hidrógeno penetrado al exterior del sistema y, por lo tanto, permitan una reducción en la cantidad de hidrógeno acumulado en la chapa de acero usada en un entorno corrosivo. Es preciso observar que la expresión "alta resistencia a la fragilidad por hidrógeno" significa un estado en el cual la cantidad de hidrógeno acumulado en la chapa de acero o chapa de acero chapada se reduce lo suficiente para que el agrietamiento por fragilidad por hidrógeno pueda suprimirse suficientemente.
[0062] Los inventores analizaron en detalle la relación entre la forma de los óxidos y su eficacia como sitios de trampa para hidrógeno. Como resultado, descubrieron que, como se muestra en la FIG. 2, era eficaz hacer que los óxidos 12 granulares finos dispersados como granos en la capa superficial del acero 14 base estén presentes separados entre sí en grandes cantidades. Además, descubrieron que era incluso más eficaz hacer que los óxidos 15 granulares gruesos dispersados como granos en la capa superficial del acero 14 base estén presentes separados entre sí en grandes cantidades. Aunque no está vinculado a ninguna teoría específica, se cree que la función de los óxidos en la chapa de acero de atrapar el hidrógeno penetrante tiene una correlación positiva con el área superficial de los óxidos. Es decir, se cree que al dispersarse los óxidos granulares finos separados entre sí en grandes cantidades en la capa superficial de la chapa de acero, el área superficial de los óxidos en la capa superficial de la chapa de acero aumentó y se mejoró la función de trampa del hidrógeno. Además, si el hidrógeno penetra excesivamente en el acero y los óxidos granulares finos son incapaces de atraparlo, dado que los óxidos granulares gruesos son relativamente grandes en volumen y la cantidad de hidrógeno que puede atraparse es también grande, se cree que el hidrógeno que penetra excesivamente también puede atraparse y la función de trampa del hidrógeno se mejora adicionalmente. Por lo tanto, los inventores descubrieron que es importante, desde el punto de vista de lograr una alta resistencia a la fragilidad por hidrógeno, controlar las condiciones en el momento de la producción de la chapa de acero, particularmente en el momento del recocido, de modo que los óxidos granulares finos y los óxidos granulares gruesos que funcionan como sitios de trampa para el hidrógeno que penetra en el acero en un entorno corrosivo estén presentes en grandes cantidades. Es preciso observar que la estructura metalográfica de la capa superficial de chapa de acero está constituida típicamente por una estructura metalográfica más blanda que el interior de la chapa de acero (por ejemplo, en una posición 1/8 o posición 1/4 del espesor), por lo que incluso si hay hidrógeno en la capa superficial de la chapa de acero, el agrietamiento por fragilidad por hidrógeno no será particularmente un problema.
[0064] Además, los inventores analizaron en detalle la relación entre la forma de los óxidos y su eficacia como rutas de escape para el hidrógeno. Como resultado, como se muestra en la FIG.2, descubrieron que era eficaz hacer que los óxidos 13 de límite de grano presentes en los límites de grano cristalino estuvieran presentes en grandes cantidades en la capa superficial del acero 14 base. Descubrieron que al estar presentes los óxidos 13 de límite de granos en grandes cantidades, las rutas de escape de hidrógeno en el acero al exterior del sistema están aseguradas y el hidrógeno que penetra en el acero puede descargarse eficientemente al exterior del sistema a lo largo de los límites de granos cristalinos. Además, descubrieron que, si los óxidos de límite de grano están presentes en posiciones más profundas en la chapa de acero, incluso se puede descargar más hidrógeno desde el interior de la chapa de acero al exterior del sistema y la cantidad de hidrógeno acumulada en la chapa de acero se puede reducir más. Por lo tanto, estableciendo la presencia conjunta de los óxidos granulares descritos anteriormente y los óxidos de límite de grano, se hace posible mejorar extremadamente en gran medida la resistencia a la fragilidad por hidrógeno.
[0066] Por otro lado, cuando se estampa o se suelda en caliente una chapa de acero chapada que tiene una capa de chapado que incluye Zn provista sobre la superficie de la chapa de acero, debido a la alta temperatura durante el trabajo, a veces el Zn incluido en la capa de chapado se fundirá. Si el Zn se funde, el Zn fundido penetrará en el acero. Si el trabajo se lleva a cabo en ese estado, a veces se producirá agrietamiento por fragilización de metal líquido (LME) dentro de la chapa de acero y las propiedades de fatiga de la chapa de acero se degradarán debido a la LME. Los inventores descubrieron que si los óxidos granulares finos y los óxidos granulares gruesos tienen las densidades numéricas deseadas, pueden contribuir no solo a mejorar la resistencia a la fragilidad por hidrógeno sino también a mejorar la resistencia a LME. Con más detalle, descubrieron que los óxidos granulares finos y los óxidos granulares gruesos funcionan como sitios de trampa para el Zn que intenta penetrar en el acero durante el trabajo a alta temperatura. Debido a esto, el Zn que intenta penetrar en el acero durante, por ejemplo, el estampado en caliente, es atrapado por los óxidos granulares finos y los óxidos granulares gruesos en la capa superficial de la chapa de acero y la penetración del Zn en los límites de granos cristalinos se suprime adecuadamente. Por consiguiente, descubrieron que no solo para mejorar la resistencia a la penetración de hidrógeno descrita anteriormente sino también para mejorar la resistencia a LME, es importante que los óxidos granulares finos y los óxidos granulares gruesos estén presentes en grandes cantidades.
[0067] Además, los óxidos granulares finos, óxidos granulares gruesos y óxidos de límite de grano se forman por oxidación de los constituyentes comparativamente fácilmente oxidables en la chapa de acero (por ejemplo, Si, Mn, Al), por lo que la composición del acero alrededor de los óxidos (en otras palabras, la estructura metalográfica) se agota en estos elementos constituyentes fácilmente oxidables en comparación con el material base de chapa de acero original. La región donde los elementos de la composición de acero están agotados en comparación con el material base de la chapa de acero original también se denomina "región agotada". Una "región agotada" laminar también se denomina "capa agotada". Además, uno presente en la capa superficial de la chapa de acero también se denomina "capa agotada superficial". En una región agotada, entre los elementos fácilmente oxidables, el Si se oxida de manera relativamente fácil, mientras que el Al se oxida con relativamente más dificultad, por lo tanto el Si puede estar presente en una pequeña concentración y el Al en una alta concentración. Los inventores también descubrieron que si una región agotada con tal composición de acero de bajo Si y alto Al está presente en un rango deseado, también contribuye a mejorar la resistencia a LME. Con más detalle, descubrieron que además de los óxidos granulares finos y los óxidos granulares gruesos que funcionan como sitios de trampa de Zn, si el Al está presente en la composición de acero alrededor de los óxidos granulares y los óxidos de límite de grano, el Al impedirá que el Zn que intenta penetrar en el acero durante el trabajo a alta temperatura penetre en los límites de grano de acero y que, debido a que es más probable que ocurra el agrietamiento de LME cuanto mayor sea la concentración de Si en la composición de acero, el LME puede suprimirse manteniendo el Si a una concentración tan baja como sea posible. Debido a esto, la penetración en los límites de grano de acero por el Zn que intenta penetrar en el acero durante, por ejemplo, el estampado en caliente, se ve impedida por el Al en la composición del acero, la penetración de Zn en los límites de granos cristalinos se suprime adecuadamente y, dado que hay una baja concentración de Si que provoca fácilmente LME, es menos probable que se produzca LME. Por consiguiente, descubrieron que es importante que una región agotada con una baja concentración de Si y una alta concentración de Al esté presente para mejorar la resistencia a LME.
[0068] Una región agotada en la cual el Si está presente en una concentración baja y el Al está presente en una concentración alta también puede duplicarse como una región en la cual se distribuyen óxidos granulares finos, óxidos granulares gruesos y óxidos de límite de grano, es decir, puede formarse dentro del acero base en lugar de formarse como la capa 2 de oxidación externa sobre la superficie del acero 3 base en la FIG. 1. Por consiguiente, cuando se forma una capa de chapado sobre la superficie de la chapa de acero, la chapa de acero según la presente invención en donde se forma una región agotada, en más detalle, una capa de superficie agotada, dentro del acero base, puede realizar una interdifusión suficiente entre los constituyentes del chapado y los constituyentes del acero y lograr una mayor capacidad de chapado en comparación con la chapa 1 de acero que tiene una capa 2 de oxidación externa como en la FIG.1.
[0069] A continuación, se explicará en detalle la chapa de acero según la presente invención. Es preciso observar que el espesor de la chapa de acero según la presente invención no está particularmente limitado, sino que puede ser, por ejemplo, de 0,1 a 3,2 mm.
[0070] Composición química de la chapa de acero
[0071] A continuación se explicará la composición química de la chapa de acero según la presente invención. El "%" con respecto al contenido de los elementos, a menos que se indique lo contrario, significará "% en masa". En los rangos numéricos en la composición química, un rango numérico expresado usando "a", a menos que se indique lo contrario, significará un rango que tiene los valores numéricos antes y después de "a" como el valor límite inferior y el valor límite superior.
[0072] (C: 0,05 al 0,40 %)
[0073] El C (carbono) es un elemento importante para asegurar la resistencia del acero. Si el contenido de C es insuficiente, es probable que no se pueda asegurar una resistencia suficiente. Además, a veces no se logrará la forma deseada de los óxidos internos y/o la capa de superficie agotada debido al contenido de C insuficiente. Por consiguiente, el contenido de C es del 0,05 % o más, preferiblemente del 0,07 % o más, más preferiblemente del 0,10 % o más, incluso más preferiblemente del 0,12 % o más. Por otra parte, si el contenido de C es excesivo, la soldabilidad es propensa a degradarse. Por consiguiente, el contenido de C es del 0,40 % o menos, preferiblemente del 0,35 % o menos, más preferiblemente del 0,30 % o menos.
[0074] (Si: 0,2 al 3,0 %)
[0075] El Si (silicio) es un elemento eficaz para mejorar la resistencia del acero. Si el contenido de Si es insuficiente, es probable que no se pueda asegurar una resistencia suficiente. Además, es probable que los óxidos deseados, particularmente óxidos granulares finos, óxidos granulares gruesos y óxidos de límite de grano, y/o la capa de superficie agotada son se formen suficientemente dentro de la chapa de acero. Por consiguiente, el contenido de Si es del 0,2 % o más, preferiblemente del 0,3 % o más, más preferiblemente del 0,5 % o más, incluso más preferiblemente del 1,0 % o más. Por otra parte, si el contenido de Si es excesivo, es probable que se active el deterioro de las propiedades superficiales. Además, es probable que se provoque el engrosamiento de los óxidos granulares. Por consiguiente, el contenido de Si es del 3,0 % o menos, preferiblemente del 2,5 % o menos, más preferiblemente del 2,0 % o menos.
[0076] (Mn: 0,1 al 5,0 %)
[0077] El Mn (manganeso) es un elemento eficaz para obtener estructuras duras para mejorar la resistencia del acero. Si el contenido de Mn es insuficiente, es probable que no se pueda asegurar una resistencia suficiente. Además, es probable que los óxidos deseados, particularmente óxidos granulares finos, óxidos granulares gruesos y óxidos de límite de grano, y/o la capa de superficie agotada no se formen suficientemente dentro de la chapa de acero. Por consiguiente, el contenido de Mn es del 0,1 % o más, preferiblemente del 0,5 % o más, más preferiblemente del 1,0 % o más, incluso más preferiblemente del 1,5 % o más. Por otro lado, si el contenido de Mn es excesivo, es probable que la estructura metalográfica se vuelva irregular debido a la segregación de Mn y es probable que la trabajabilidad disminuya. Además, es probable que se provoque el engrosamiento de los óxidos granulares. Por consiguiente, el contenido de Mn es del 5,0 % o menos, preferiblemente del 4,5 % o menos, más preferiblemente del 4,0 % o menos, incluso más preferiblemente del 3,5 % o menos.
[0078] (sol. Al: 0,4 al 1,50 %)
[0079] El Al (aluminio) es un elemento que actúa como un elemento desoxidante. Si el contenido de Al es insuficiente, es probable que no se pueda asegurar un efecto desoxidante suficiente. Además, es probable que los óxidos deseados, particularmente óxidos granulares finos, óxidos granulares gruesos y óxidos de límite de grano, y/o la capa de superficie agotada no se formen suficientemente dentro de la chapa de acero. El contenido de Al puede ser del 0,4 % o más, pero para lograr los efectos deseados de manera suficiente y obtener óxidos granulares finos, óxidos granulares gruesos, óxidos de límite de grano y una capa de superficie agotada, el contenido de Al debe ser del 0,5 % o más, preferiblemente del 0,6 % o más, más preferiblemente del 0,7 % o más. Por otra parte, si el contenido de Al es excesivo, es probable que provoque una reducción en la trabajabilidad o un deterioro en las propiedades superficiales. Además, es probable que se provoque el engrosamiento de los óxidos granulares. Por consiguiente, el contenido de Al es del 1,50 % o menos, preferiblemente del 1,20 % o menos, más preferiblemente del 0,80 % o menos. El contenido de Al significa el contenido de Al denominado soluble en ácido (sol. Al).
[0080] (P: 0,0300 % o menos)
[0081] El P (fósforo) es una impureza comúnmente contenida en el acero. Si el contenido de P es mayor que 0,0300 %, la soldabilidad es propensa a disminuir. Por consiguiente, el contenido de P es del 0,0300 % o menos, preferiblemente del 0,0200 % o menos, más preferiblemente del 0,0100 % o menos, incluso más preferiblemente del 0,0050 % o menos. El límite inferior del contenido de P no se prescribe particularmente, pero desde el punto de vista de los costes de producción, el contenido de P puede ser más del 0 % o ser del 0,0001 % o más.
[0082] (S: 0,0300 % o menos)
[0083] El S (azufre) es una impureza comúnmente contenida en el acero. Si el contenido de S supera el 0,0300 %, la soldabilidad es probable que disminuya y la cantidad de MnS precipitado puede aumentar y reducir la trabajabilidad como, por ejemplo, la plegabilidad. Por consiguiente, el contenido de S es del 0,0300 % o menos, preferiblemente del 0,0100 % o menos, más preferiblemente del 0,0050 % o menos, incluso más preferiblemente del 0,0020 % o menos. El límite inferior del contenido de S no se prescribe particularmente, pero desde el punto de vista de los costes de desulfuración, el contenido de S puede ser más del 0 % o ser del 0,0001 % o más.
[0084] (N: 0,01000 % o menos)
[0085] El N (nitrógeno) es una impureza comúnmente contenida en el acero. Si el contenido de N supera el 0,0100 %, la soldabilidad es propensa a disminuir. Por consiguiente, el contenido de N es del 0,0100 % o menos, preferiblemente del 0,0080 % o menos, más preferiblemente del 0,0050 % o menos, incluso más preferiblemente del 0,0030 % o menos. El límite inferior del contenido de N no se prescribe particularmente, pero desde el punto de vista de los costes de producción, el contenido de N puede ser más del 0 % o ser del 0,0010 % o más.
[0086] (B: 0 al 0,010 %)
[0087] El B (boro) es un elemento que contribuye a aumentar la templabilidad y mejorar la resistencia y se segrega adicionalmente en los límites de grano para fortalecer los límites de grano y mejorar la tenacidad, por lo que puede estar contenido según sea necesario. Por consiguiente, el contenido de B es del 0 % o más, preferiblemente del 0,001 % o más, más preferiblemente del 0,002 % o más, incluso más preferiblemente del 0,003 % o más. Por otro lado, desde el punto de vista de asegurar suficiente tenacidad y soldabilidad, el contenido de B es del 0,010 % o menos, preferiblemente del 0,008 % o menos, más preferiblemente del 0,006 % o menos.
[0088] (Ti: 0 a 0,150 %)
[0089] El Ti (titanio) es un elemento que precipita durante el enfriamiento del acero como TiC y contribuye a mejorar la resistencia, por lo que puede estar contenido según sea necesario. Por consiguiente, el contenido de Ti es del 0 % o más, preferiblemente del 0,001 % o más, más preferiblemente del 0,003 % o más, incluso más preferiblemente del 0,005 % o más, aún incluso más preferiblemente del 0,010 % o más. Por otro lado, si está contenido excesivamente, se forma TiN grueso y es probable que la tenacidad se dañe, por lo que el contenido de Ti es del 0,150 % o menos, preferiblemente del 0,100 % o menos, más preferiblemente del 0,050 % o menos. (Nb: 0 a 0,150 %)
[0090] El Nb (niobio) es un elemento que contribuye a mejorar la resistencia a través de la mejora de la templabilidad, por lo que puede estar contenido según sea necesario. Por consiguiente, el contenido de Nb es del 0 % o más, preferiblemente del 0,010 % o más, más preferiblemente del 0,020 % o más, incluso más preferiblemente del 0,030 % o más. Por otro lado, desde el punto de vista de asegurar suficiente tenacidad y soldabilidad, el contenido de Nb es del 0,150 % o menos, preferiblemente del 0,100 % o menos, más preferiblemente del 0,060 % o menos.
[0091] (V: 0 al 0,150 %)
[0092] El V (vanadio) es un elemento que contribuye a mejorar la resistencia a través de la mejora de la templabilidad, por lo que puede estar contenido según sea necesario. Por consiguiente, el contenido de V es del 0 % o más, preferiblemente del 0,010 % o más, más preferiblemente del 0,020 % o más, incluso más preferiblemente del 0,030 % o más. Por otro lado, desde el punto de vista de asegurar suficiente tenacidad y soldabilidad, el contenido de V es del 0,150 % o menos, preferiblemente del 0,100 % o menos, más preferiblemente del 0,060 % o menos.
[0093] (Cr: 0 al 2,00 %)
[0094] El Cr (cromo) es eficaz para aumentar la templabilidad del acero y aumentar la resistencia del acero, por lo que puede estar contenido según sea necesario. Por consiguiente, el contenido de Cr es del 0 % o más, preferiblemente del 0,10 % o más, más preferiblemente del 0,20 % o más, incluso más preferiblemente del 0,50 % o más, incluso más preferiblemente del 0,80 % o más. Por otro lado, si está contenido excesivamente, se pueden formar carburos de Cr en grandes cantidades y, a la inversa, es probable que se dañe la templabilidad, por lo que el contenido de Cr es del 2,00 % o menos, preferiblemente del 1,80 % o menos, más preferiblemente del 1,50 % o menos.
[0095] (Ni: 0 al 2,00 %)
[0096] El Ni (níquel) es eficaz para aumentar la templabilidad del acero y aumentar la resistencia del acero, por lo que puede estar contenido según sea necesario. Por consiguiente, el contenido de Ni es del 0 % o más, preferiblemente del 0,10 % o más, más preferiblemente del 0,20 % o más, incluso más preferiblemente del 0,50 % o más, incluso más preferiblemente del 0,80 % o más. Por otro lado, la adición excesiva de Ni invitará a un aumento en los costes, por lo que el contenido de Ni es del 2,00 % o menos, preferiblemente del 1,80 % o menos, más preferiblemente del 1,50 % o menos.
[0097] (Cu: 0 al 2,00 %)
[0098] El Cu (cobre) es eficaz para aumentar la templabilidad del acero y aumentar la resistencia del acero, por lo que puede estar contenido según sea necesario. Por consiguiente, el contenido de Cu es del 0 % o más, preferiblemente del 0,10 % o más, más preferiblemente del 0,20 % o más, incluso más preferiblemente del 0,50 % o más, incluso más preferiblemente del 0,80 % o más. Por otro lado, desde el punto de vista de suprimir una caída en la tenacidad, el agrietamiento de las planchas después de la colada, y una caída en la soldabilidad, el contenido de Cu es del 2,00 % o menos, preferiblemente del 1,80 % o menos, más preferiblemente del 1,50 % o menos.
[0099] (Mo: 0 al 1,00 %)
[0100] El Mo (molibdeno) es eficaz para aumentar la templabilidad del acero y aumentar la resistencia del acero, por lo que puede estar contenido según sea necesario. Por consiguiente, el contenido de Mo es del 0 % o más, preferiblemente del 0,10 % o más, más preferiblemente del 0,20 % o más, incluso más preferiblemente del 0,30 % o más. Por otro lado, desde el punto de vista de suprimir una caída en la tenacidad y soldabilidad, el contenido de Mo es del 1,00 % o menos, preferiblemente del 0,90 % o menos, más preferiblemente del 0,80 % o menos. (W: 0 al 1,00 %)
[0101] El W (wolframio) es eficaz para aumentar la templabilidad del acero y aumentar la resistencia del acero, por lo que puede estar contenido según sea necesario. Por consiguiente, el contenido de W es del 0 % o más, preferiblemente del 0,10 % o más, más preferiblemente del 0,20 % o más, incluso más preferiblemente del 0,30 % o más. Por otro lado, desde el punto de vista de suprimir una caída en la tenacidad y soldabilidad, el contenido de W es del 1,00 % o menos, preferiblemente del 0,90 % o menos, más preferiblemente del 0,80 % o menos. (Ca: 0 al 0,100 %)
[0102] El Ca (calcio) es un elemento que contribuye al control de inclusiones, particularmente la dispersión fina de inclusiones, y tiene la acción de aumentar la tenacidad, por lo que puede estar contenido según sea necesario. Por consiguiente, el contenido de Ca es del 0 % o más, preferiblemente del 0,001 % o más, más preferiblemente del 0,005 % o más, incluso más preferiblemente del 0,010 % o más, incluso más preferiblemente del 0,020 % o más. Por otro lado, si está contenido excesivamente, a veces aparecerá la degradación de las propiedades superficiales, por lo que el contenido de Ca es del 0,100 % o menos, preferiblemente del 0,080 % o menos, más preferiblemente del 0,050 % o menos.
[0103] (Mg: 0 al 0,100 %)
[0104] El Mg (magnesio) es un elemento que contribuye al control de inclusiones, particularmente la dispersión fina de inclusiones, y tiene la acción de aumentar la tenacidad, por lo que puede estar contenido según sea necesario. Por consiguiente, el contenido de Mg es del 0 % o más, preferiblemente del 0,001 % o más, más preferiblemente del 0,003 % o más, incluso más preferiblemente del 0,010 % o más. Por otro lado, si está contenido excesivamente, a veces aparecerá la degradación de las propiedades superficiales, por lo que el contenido de Mg es del 0,100 % o menos, preferiblemente del 0,090 % o menos, más preferiblemente del 0,080 % o menos.
[0105] (Zr: 0 al 0,100 %)
[0106] El Zr (circonio) es un elemento que contribuye al control de inclusiones, particularmente la dispersión fina de inclusiones, y tiene la acción de aumentar la tenacidad, por lo que puede estar contenido según sea necesario. Por consiguiente, el contenido de Zr es del 0 % o más, preferiblemente del 0,001 % o más, más preferiblemente del 0,005 % o más, incluso más preferiblemente del 0,010 % o más. Por otro lado, si está contenido excesivamente, a veces aparecerá la degradación de las propiedades superficiales, por lo que el contenido de Zr es del 0,100 % o menos, preferiblemente del 0,050 % o menos, más preferiblemente del 0,030 % o menos. (Hf: 0 al 0,100 %)
[0107] El Hf (hafnio) es un elemento que contribuye al control de las inclusiones, particularmente a la dispersión fina de las inclusiones, y tiene la acción de aumentar la tenacidad, por lo que puede estar contenido según sea necesario. Por consiguiente, el contenido de Hf es del 0 % o más, preferiblemente del 0,001 % o más, más preferiblemente del 0,005 % o más, incluso más preferiblemente del 0,010 % o más. Por otro lado, si está contenido excesivamente, a veces aparecerá la degradación de las propiedades superficiales, por lo que el contenido de Hf es del 0,100 % o menos, preferiblemente del 0,050 % o menos, más preferiblemente del 0,030 % o menos.
[0108] (REM: 0 al 0,100 %)
[0109] Un REM (elemento de tierras raras) es un elemento que contribuye al control de inclusiones, particularmente la dispersión fina de inclusiones, y tiene la acción de aumentar la tenacidad, por lo que puede estar contenido según sea necesario. Por consiguiente, el contenido de REM es del 0 % o más, preferiblemente del 0,001 % o más, más preferiblemente del 0,005 % o más, incluso más preferiblemente del 0,010 % o más. Por otro lado, si está contenido excesivamente, a veces aparecerá la degradación de las propiedades superficiales, por lo que el contenido de REM es del 0,100 % o menos, preferiblemente del 0,050 % o menos, más preferiblemente del 0,030 % o menos. Es preciso observar que REM es un acrónimo de metales de tierras raras, REM, por sus siglas en inglés, e indica elementos que pertenecen a la serie de lantánidos. Normalmente se añade un REM como metal de Misch.
[0110] En la chapa de acero según la presente invención, el resto, excluyendo la composición química anterior, está compuesto de Fe e impurezas. En este caso, "impurezas" significa constituyentes que entran desde el mineral, chatarra y otras materias primas y diversos factores en el proceso de fabricación cuando se produce industrialmente chapa de acero y son permisibles en un rango que no tiene un efecto perjudicial sobre las propiedades de la chapa de acero según la presente invención.
[0112] En la presente invención, la composición química de la chapa de acero puede analizarse usando una técnica de análisis elemental conocida por las personas con experiencia en la técnica. Por ejemplo, se lleva a cabo mediante espectroscopia de masa de plasma acoplado inductivamente (ICP-MS, por sus siglas en inglés). Sin embargo, C y S pueden medirse mediante absorción de infrarrojos por combustión, y N puede medirse usando conductividad térmica por fusión de gas inerte. Estos análisis pueden llevarse a cabo en muestras tomadas de la chapa de acero mediante un método basado en JIS G0417: 1999.
[0114] Capa superficial
[0116] En la presente invención, la "capa superficial" de la chapa de acero significa una región desde la superficie de la chapa de acero (en el caso de una chapa de acero chapada, la interfaz entre la chapa de acero y la capa de chapado) hasta una profundidad predeterminada en la dirección del espesor. La "profundidad predeterminada" es típicamente de 50 μm o menos.
[0118] Como se ilustra en la FIG. 2, la chapa 11 de acero según la presente invención incluye óxidos 12 granulares finos, óxidos 15 granulares gruesos y óxidos 13 de límite de grano en la capa superficial de la chapa 11 de acero. Preferiblemente, los óxidos 12 granulares finos, los óxidos 15 granulares gruesos y los óxidos 13 de límite de grano están presentes solo en la capa superficial de la chapa 11 de acero. Al estar presentes los óxidos 12 granulares finos, los óxidos 15 granulares gruesos y los óxidos 13 de límite de grano dentro del acero 14 base (es decir, al estar presentes como óxidos internos), es posible que la chapa 11 de acero tenga una alta capacidad de chapado en comparación con el caso en el cual hay una capa 2 de oxidación externa en la superficie del acero 3 base que se muestra en la FIG.1. Se cree que esto ocurre porque los óxidos que pueden impedir la interdifusión entre los constituyentes del chapado y los constituyentes del acero cuando se forma el chapado (por ejemplo, chapado basado en Zn) sobre la superficie de la chapa de acero no se forman fuera de la chapa de acero sino dentro. Por consiguiente, la chapa de acero y la chapa de acero chapada según la presente invención que incluyen óxidos granulares y óxidos de límite de grano en la capa superficial de la chapa de acero, es decir, dentro de la chapa de acero, tienen una alta capacidad de chapado.
[0120] Además, aunque no se ilustra en la FIG.2, la chapa 11 de acero según la presente invención incluye, además de los óxidos 12 granulares finos, óxidos 15 granulares gruesos y óxidos 13 de límite de grano, una capa de superficie agotada en la capa superficial de la chapa 11 de acero. Esta capa de superficie agotada es una región donde los elementos de la composición de acero circundante se agotan en comparación con el material base de la chapa de acero original junto con la formación de los óxidos 12 granulares finos, óxidos 15 granulares gruesos y óxidos 13 de límite de grano y también puede duplicarse como una región en la cual se distribuyen los óxidos 12 granulares finos, óxidos 15 granulares gruesos y óxidos 13 de límite de grano. Es decir, la capa de superficie agotada está presente dentro del acero 14 base como los óxidos 12 granulares finos, los óxidos 15 granulares gruesos y los óxidos 13 de límite de grano, por lo tanto, la chapa de acero y la chapa de acero chapada que incluyen los óxidos 12 granulares finos, los óxidos 15 granulares gruesos, los óxidos 13 de límite de grano y la capa de superficie agotada también tienen una alta capacidad de chapado.
[0122] Óxidos granulares finos y óxidos granulares gruesos
[0124] En la presente invención, "óxidos granulares" significa óxidos dispersos como granos dentro de los granos cristalinos del acero o en los límites de los granos cristalinos. Además, "granular" significa estar presentes lejos entre sí en la matriz de acero, que tiene, por ejemplo, una relación de aspecto de 1,0 a 5,0 (longitud lineal máxima (diámetro mayor) que atraviesa el óxido granular/longitud lineal máxima (diámetro menor) que atraviesa el óxido perpendicular al diámetro mayor). "Dispersos como granos" significa que los granos de óxidos no se colocan según una regla específica (por ejemplo, linealmente) sino que se colocan aleatoriamente. Dado que los óxidos granulares están presentes de hecho típicamente en tres dimensiones en formas esféricas o formas sustancialmente esféricas en la capa superficial de la chapa de acero, se observa típicamente que los óxidos granulares tienen formas circulares o formas sustancialmente circulares cuando se observa una sección transversal de la capa superficial de la chapa de acero. En la FIG. 2, se muestran, como ejemplo, óxidos 12 granulares finos y óxidos 15 granulares gruesos que parecen ser sustancialmente circulares. En la FIG.2, como ejemplo típico de la chapa 11 de acero, se muestra que los óxidos 15 granulares gruesos están por debajo de los óxidos 12 granulares finos. Se cree que esto se debe a que el tamaño de grano de los óxidos granulares tiende a aumentar más dentro de la chapa de acero. Los óxidos granulares tienen menos tendencia a engrosar en las proximidades de la superficie de la chapa de acero debido a la rápida velocidad de difusión del oxígeno que se difunde desde la atmósfera hacia la chapa de acero, y se cree que los óxidos granulares tendrán una mayor tendencia a engrosar con el aumento de la distancia lejos de la superficie de la chapa de acero en la dirección hacia dentro de la chapa de acero debido a la velocidad de difusión más lenta para el oxígeno. Sin embargo, a veces se forman óxidos 15 granulares gruesos en las proximidades de la superficie del acero 14 base.
[0126] Tamaño de grano
[0128] En la presente invención, el tamaño de grano de los óxidos granulares es de 20 nm o más y de 600 nm o menos. En este rango, el tamaño de grano de los óxidos granulares "finos" es de 20 nm o más y de 100 nm o menos, mientras que el tamaño de grano de los óxidos granulares "gruesos" es de 150 nm o más y de 600 nm o menos. Se establece el límite superior del tamaño de grano de los óxidos granulares finos (100 nm) y se establece el límite inferior del tamaño de grano de los óxidos granulares gruesos (150 nm) desde el punto de vista de la precisión de medición para evitar el caso donde se hace difícil la discriminación de óxidos granulares finos y óxidos granulares gruesos. Al controlar el tamaño de grano de esta manera, es posible obtener óxidos granulares finos y óxidos granulares gruesos dispersos en la capa superficial de la chapa de acero, los óxidos granulares finos y óxidos granulares gruesos funcionan bien como sitios de trampa para el hidrógeno suprimiendo la penetración de hidrógeno en un entorno corrosivo, y, además, los óxidos funcionan bien como sitios de trampa para el Zn capaz de penetrar una chapa de acero chapada obtenida formando una capa de chapado sobre la chapa de acero en el momento de estampación o soldadura en caliente. Por otra parte, si el tamaño de grano llega a ser superior a 600 nm, el número de óxidos granulares disminuirá a veces y es probable que la densidad numérica deseada no se pueda obtener. El tamaño de grano de los óxidos granulares tiene un límite inferior de 20 nm o más. Cuanto más finos sean los óxidos granulares, mayor será el área superficial específica y más mejorará la respuesta como sitios de trampa, pero la cantidad de hidrógeno y/o Zn que puede ser atrapada por un grano cae, el hidrógeno y/o Zn no pueden ser atrapados suficientemente, y es probable que los óxidos no funcionen suficientemente como sitios de trampa para el hidrógeno y/o sitios de trampa para el Zn.
[0130] Densidad numérica de óxidos granulares finos
[0132] En la presente invención, la densidad numérica de óxidos granulares finos es de 4,0/μm<2>o más. Al controlar la densidad numérica en dicho rango, es posible hacer que se disperse una gran cantidad de óxidos granulares finos en la capa superficial de la chapa de acero, los óxidos granulares finos funcionan bien como sitios de trampa para hidrógeno suprimiendo la penetración de hidrógeno en un entorno corrosivo, y además los óxidos funcionan bien como sitios de trampa para el Zn capaz de penetrar una chapa de acero chapada obtenida formando una capa de chapado en la chapa de acero en el momento de estampación o soldadura en caliente. Por otro lado, si la densidad numérica es menor de 4,0/25 μm<2>, la densidad numérica como sitios de trampa para hidrógeno y/o sitios de trampa para Zn no es suficiente, los óxidos granulares finos no funcionan suficientemente como sitios de trampa para hidrógeno y/o sitios de trampa para Zn, y es probable que no se obtenga una buena resistencia a la fragilidad por hidrógeno y/o resistencia a LME. Relativamente, se promueve la oxidación externa y es probable que no se pueda obtener una buena capacidad de chapado. La densidad numérica de óxidos granulares finos es preferiblemente de 6,0/μm<2>o más, más preferiblemente de 8,0/μm<2>o más, más preferiblemente de 10,0/μm<2>o más. Cuanto mayor sea la cantidad de óxidos granulares finos, mejor desde el punto de vista de su funcionamiento como sitios de trampa para hidrógeno y/o sitios de trampa para Zn, pero los óxidos granulares a veces se convierten en puntos de partida del agrietamiento LME. Si es mayor de 100/μm<2>, la resistencia LME es propensa a disminuir, por lo que la densidad numérica de óxidos granulares finos puede ser de 100/μm<2>o menos, 90/μm<2>o menos, 80/μm<2>o menos, 70/μm<2>o menos, 60/μm<2>o menos, 50/μm<2>o menos, 40/μm<2>o menos, 30/μm<2>o menos, 25/μm<2>o menos, o 20/μm<2>o menos.
[0134] El tamaño de grano y la densidad numérica de los óxidos granulares finos se miden mediante un microscopio electrónico de barrido (SEM, por sus siglas en inglés). La medición específica es la siguiente: se examina una sección transversal de la capa superficial de la chapa de acero mediante un SEM y se obtiene una imagen de SEM que incluye los óxidos granulares finos. A partir de la imagen de SEM, como regiones examinadas, se seleccionan un total de 10 regiones de 1,0 μm (dirección de profundidad) x1,0 μm (dirección de ancho). La posición examinada de cada región se hace de 1,0 μm en la región desde la superficie de la chapa de acero hasta 1,5 μm para la dirección de profundidad (dirección vertical a la superficie de la chapa de acero) y se hace de 1,0 μm en cualquier posición de la imagen de SEM para la dirección de ancho (dirección paralela a la superficie de la chapa de acero). A continuación, se extraen imágenes SEM de las regiones seleccionadas de la manera anterior y se digitalizan para dividirlas en partes de óxido y partes de acero. A partir de las imágenes digitalizadas, se calcula el área de cada parte de óxido granular. El diámetro del círculo que tiene un área igual a esa área, es decir, el diámetro equivalente al círculo, se encuentra como el tamaño de grano de cada óxido granular (nm). Los óxidos con un tamaño de grano de 20 nm o más y 100 nm o menos en el rango se definen como óxidos granulares finos. Además, se cuentan los números de óxidos granulares finos en las imágenes digitalizadas. El valor promedio de los números de óxidos granulares finos del total de las 10 regiones encontradas de esta manera se define como la densidad numérica de óxidos granulares finos (/μm<2>). Es preciso observar que, si solo se observan partes de los óxidos granulares en las regiones examinadas, es decir, si no todos los contornos de los óxidos granulares están dentro de las regiones examinadas, no se cuentan en los números.
[0135] Densidad numérica de óxidos granulares gruesos
[0137] Además, la densidad numérica de óxidos granulares gruesos es de 4,0/25 μm<2>o más. Al controlar la densidad numérica en dicho rango, es posible hacer que una gran cantidad de óxidos granulares gruesos se dispersen en la capa superficial de la chapa de acero, los óxidos granulares gruesos funcionen bien como sitios de trampa para el hidrógeno suprimiendo la penetración del hidrógeno en un entorno corrosivo, y además los óxidos funcionen bien como sitios de trampa para el Zn capaz de penetrar la chapa de acero chapada obtenida formando una capa de chapado en la chapa de acero en el momento de estampación o soldadura en caliente. Por otro lado, si la densidad numérica es menor de 4,0/25 μm<2>, la densidad numérica como sitios de trampa para hidrógeno y/o sitios de trampa para Zn no es suficiente, los óxidos granulares gruesos no funcionan suficientemente como sitios de trampa para hidrógeno y/o sitios de trampa para Zn, y es probable que no se obtenga una buena resistencia a la fragilidad por hidrógeno y/o resistencia a LME. Relativamente, se promueve la oxidación externa y es probable que no se pueda obtener una buena capacidad de chapado. La densidad numérica de óxidos granulares gruesos es preferiblemente de 6,0/25 μm<2>o más, más preferiblemente de 8,0/25 μm<2>o más, más preferiblemente de 10,0/25 μm<2>o más. Cuanto mayor sea la cantidad de óxidos granulares gruesos, mejor desde el punto de vista de su funcionamiento como sitios de trampa para hidrógeno y/o sitios de trampa para Zn, pero los óxidos granulares gruesos a veces se convierten en puntos de partida del agrietamiento LME. Si es mayor de 50/25 μm<2>, la resistencia LME es propensa a disminuir, por lo que la densidad numérica de óxidos granulares gruesos puede ser de 50/25 μm<2>o menos, 40/25 μm<2>o menos, 30/25 μm<2>o menos, 25/25 μm<2>o menos, o 20/25 μm<2>o menos.
[0139] El tamaño de grano y la densidad numérica de los óxidos granulares gruesos se miden mediante un microscopio electrónico de barrido (SEM). La medición específica es la siguiente: se examina una sección transversal de la capa superficial de la chapa de acero mediante SEM y se obtiene una imagen de SEM que incluye los óxidos granulares gruesos. A partir de la imagen de SEM, como regiones examinadas, se seleccionan un total de 10 regiones de 5,0 μm (dirección de profundidad) x 5,0 μm (dirección de ancho). La posición examinada de cada región se hace de 5,0 μm en la región desde la superficie de la chapa de acero hasta 8,0 μm para la dirección de profundidad (dirección vertical a la superficie de la chapa de acero) y se hace de 5,0 μm en cualquier posición de la imagen de SEM para la dirección de ancho (dirección paralela a la superficie de la chapa de acero). A continuación, se extraen imágenes SEM de las regiones seleccionadas de la manera anterior y se digitalizan para dividirlas en partes de óxido y partes de acero. A partir de las imágenes digitalizadas, se calcula el área de cada parte de óxido granular. El diámetro del círculo que tiene un área igual a esa área, es decir, el diámetro equivalente al círculo se encuentra como el tamaño de grano de cada óxido granular (nm). Los óxidos con un tamaño de grano de 150 nm o más y 600 nm o menos en el rango se definen como óxidos granulares gruesos. Además, se cuentan los números de óxidos granulares gruesos en las imágenes digitalizadas. El valor promedio de los números de óxidos granulares gruesos del total de las 10 regiones encontradas de esta manera se define como la densidad numérica de óxidos granulares gruesos (/25 μm<2>). Es preciso observar que, si solo se observan partes de los óxidos granulares en las regiones examinadas, es decir, si no todos los contornos de los óxidos granulares están dentro de las regiones examinadas, no se cuentan en los números.
[0141] Óxidos de límite de grano
[0143] En la presente invención, "óxidos de límite de grano" significa óxidos presentes a lo largo de los límites de grano cristalino del acero. Los óxidos presentes dentro de los granos cristalinos del acero no están incluidos. En realidad, los óxidos de límite de grano están presentes en formas planas para desplazarse a lo largo de los límites de grano cristalino en la capa superficial de la chapa de acero, por lo que cuando se examina una sección transversal de la capa superficial de una chapa de acero, tales óxidos de límite de grano se observan en formas lineales. En la FIG. 2 y la FIG. 3, como ejemplos, se muestran óxidos 13 de límite de grano que aparecen como formas lineales. Además, en la FIG.2 y la FIG.3, como ejemplo típico de la chapa 11 de acero, se muestran óxidos 13 de límite de grano debajo de los óxidos 12 granulares finos y óxidos 15 granulares gruesos, pero a veces se forman óxidos de límite de grano cerca de la superficie del acero 14 base.
[0145] Relación A
[0147] En la presente invención, la "Relación A", como se muestra en la FIG. 3, significa la relación de la "longitud L (=L<1>+L<2>+L<3>+L<4>) de óxidos de límite de grano proyectados sobre la superficie de la chapa de acero con respecto a la longitud L<0>de la superficie de la chapa de acero" en la imagen examinada en el caso de examinar la sección transversal de la capa superficial de la chapa 11 de acero. En la presente invención, la Relación A es del 50 % o más y del 100 % o menos. Al controlar la Relación A en dicho rango, es posible establecer la presencia de una gran cantidad de óxidos 13 de límite de grano en la capa superficial de la chapa de acero. Los óxidos 13 de límite de grano funcionan bien como rutas de escape para el hidrógeno que penetra en el acero. Por otro lado, si la Relación A es menor del 50 %, no está presente una cantidad suficiente de óxidos 13 de límite de grano como rutas de escape para el hidrógeno, la cantidad de hidrógeno acumulada en el acero no puede reducirse suficientemente, y es probable que no se obtenga una buena resistencia a la fragilidad por hidrógeno. En términos relativos, se promueve la oxidación externa y es probable que no se pueda obtener una buena capacidad de chapado. La Relación A es preferiblemente del 60 % o más, más preferiblemente del 70 % o más, aún más preferiblemente del 80 % o más, incluso más preferiblemente del 90 % o más, y lo más preferiblemente del 100 %.
[0149] La Relación A, como se muestra en la FIG. 3, se determina examinando la sección transversal de la capa superficial de la chapa 11 de acero. El método de medición específico es el siguiente: la sección transversal de la capa superficial de la chapa 11 de acero se examina mediante un SEM. La posición observada se convierte en una ubicación seleccionada aleatoriamente. A partir de la imagen de SEM observada, se mide la longitud L<0>de la superficie (es decir, el ancho de la imagen SEM). La longitud L<0>se hace de 100 μm o más (por ejemplo, 100 μm, 150 μm o 200 μm) mientras que la profundidad medida se convierte en la región desde la superficie de la chapa de acero hasta 50 μm. A continuación, se identifican las posiciones de los óxidos 13 de límite de grano a partir de la imagen SEM, los óxidos 13 de límite de grano identificados se proyectan sobre la superficie de la chapa 13 de acero (en el caso de una chapa de acero chapada, en la interfaz de la chapa 11 de acero y la capa de chapado), y se encuentra la longitud L de los óxidos 13 de límite de grano en el campo (=L<1>+L<2>+L<3>+L<4>). Basándose en las L<0>y L encontradas de este modo, se encuentra la relación A (%) en la presente invención = 100xL/L<0>. Es preciso observar que la FIG.3 es una vista que elimina los óxidos 12 granulares finos y los óxidos 15 granulares gruesos en aras de la explicación.
[0151] Profundidad D
[0153] En la presente invención, la "profundidad D", como se muestra en la FIG. 3, significa la distancia desde la superficie de la chapa 11 de acero (en el caso de chapa de acero chapada, la interfaz de la chapa de acero y la capa de chapado) hasta la posición más alejada en la cual los óxidos 13 de límite de grano están presentes en el caso de proceder desde la superficie de la chapa 11 de acero en la dirección del espesor de la chapa 11 de acero (dirección vertical a la superficie de la chapa de acero). Como se ha explicado anteriormente, los óxidos de límite de grano pueden funcionar como rutas para el escape del hidrógeno que penetra en la chapa de acero. Por lo tanto, si la profundidad D de los óxidos de límite de grano es grande, es posible expulsar el hidrógeno al exterior del sistema desde una posición más profunda de la chapa de acero, por lo que la función anterior se manifiesta de manera más adecuada. En la chapa de acero según la presente invención, la profundidad D de los óxidos de límite de grano es preferiblemente de 3,0 μm o más, más preferiblemente de 5,0 μm o más, aún más preferiblemente de 7,0 μm o más. El límite superior de la profundidad D no está particularmente prescrito, pero la profundidad D es, de hecho, de 50,0 μm o menos. La profundidad D puede encontrarse a partir de la misma imagen que la imagen SEM medida para la Relación A anterior (longitud L<0>de superficie).
[0155] Profundidad de la capa de oxidación interna
[0157] En la chapa de acero según la presente invención, la capa de oxidación interna es una capa formada en el interior de la chapa de acero que contiene óxidos 12 granulares finos, óxidos 15 granulares gruesos y óxidos 13 de límite de grano. Por lo tanto, la "capa de oxidación interna" está compuesta de, desde la superficie de la chapa de acero, una sucesión de regiones en donde cualquiera de los óxidos 12 granulares finos, óxidos 15 granulares gruesos y óxidos 13 de límite de grano están presentes hasta las posiciones más alejadas. Por consiguiente, la "profundidad de la capa de oxidación interna" significa, como se muestra en la FIG.2 mediante "Rn", la distancia desde la superficie de la chapa 11 de acero (en el caso de chapa de acero chapada, la interfaz de la chapa de acero y la capa de chapado) hasta la posición más alejada en la cual cualquiera de los óxidos 12 granulares finos, óxidos 15 granulares gruesos y óxidos 13 de límite de grano está presente en el caso de proceder desde la superficie de la chapa 11 de acero en la dirección del espesor de la chapa 11 de acero (dirección vertical a la superficie de la chapa de acero). Sin embargo, la superficie real de la chapa de acero es rugosa. Dependiendo de qué ubicación (punto) de la superficie de la chapa de acero se seleccione, la posición del óxido 12 granular fino, el óxido 15 granular grueso y el óxido 13 de límite de grano más alejado de la superficie de la chapa de acero variará, por lo que se seleccionan regiones para examen en 10 ubicaciones y el promedio de los resultados de la medición en las 10 ubicaciones se convierte en la "profundidad promedio de la capa de oxidación interna" (a veces denominada "R"). En la FIG. 2, como ejemplo, se muestra el caso donde un óxido 13 de límite de grano está presente en la posición más profunda. Como se ha explicado anteriormente, los óxidos 12 granulares finos y los óxidos 15 granulares gruesos pueden funcionar como sitios para atrapar el hidrógeno que penetra dentro de un entorno corrosivo, mientras que los óxidos 13 de límite de grano pueden funcionar como rutas de escape para el hidrógeno que penetra en la chapa de acero. Por lo tanto, cuanto mayor sea la profundidad R promedio de la capa de oxidación interna, mayor será la cantidad de hidrógeno que es atrapado en la región de la capa superficial de la chapa de acero y mayor será la cantidad de hidrógeno que puede descargarse fuera del sistema. En la chapa de acero según la presente invención, el límite inferior de la profundidad R promedio de la capa de oxidación interna no está particularmente prescrito, pero si es demasiado superficial, a veces los óxidos 12 granulares finos, los óxidos 15 granulares gruesos y los óxidos 13 de límite de grano no pueden dispersarse suficientemente allí, por lo que la profundidad puede ser de 8 μm o más, preferiblemente de 10 μm o más, más preferiblemente de 15 μm o más, aún más preferiblemente de 20 μm o más. El límite superior de la profundidad R promedio no está particularmente prescrito, pero es sustancialmente de 100 μm o menos.
[0158] La profundidad R, como se muestra en la FIG. 2, se determina examinando la sección transversal de la capa superficial de la chapa 11 de acero. El método específico de medición es el siguiente: se examina una sección transversal de la capa superficial de la chapa 11 de acero mediante un SEM. Las posiciones examinadas se convierten en 10 ubicaciones que se seleccionan aleatoriamente. Se mide la longitud L<0>(es decir, el ancho de la imagen SEM) de la superficie de la imagen SEM examinada. La longitud L<0>se convierte en 100 μm o más (por ejemplo, 100 μm, 150 μm o 200 μm). La profundidad medida se convierte en la región hasta 100 μm de la superficie de la chapa de acero. A continuación, a partir de la imagen SEM, se identifican las posiciones de los óxidos 12 granulares finos, los óxidos 15 granulares gruesos y los óxidos 13 de límite de grano. A partir de los óxidos 12 granulares finos , los óxidos 15 granulares gruesos y los óxidos 13 de límite de grano identificados, se selecciona el óxido 12 granular fino, el óxido 15 granular grueso u el óxido 13 de límite de grano presentes en la posición más alejada de la superficie de la chapa de acero. La distancia desde la superficie de la chapa 11 de acero hasta la posición más alejada donde se coloca cualquiera del óxido 12 granular fino, el óxido 15 granular grueso y el óxido 13 de límite de grano se encuentra como la profundidad Rn. El valor promedio de la Rn medida en 10 ubicaciones se encuentra como la "profundidad promedio de la capa de oxidación interna" (a veces también denominada "R").
[0160] Composición química de óxidos
[0162] En la presente invención, los óxidos granulares y los óxidos de límite de grano (a continuación, también denominados simplemente "óxidos") incluyen uno o más de los elementos descritos anteriormente incluidos en la chapa de acero además del oxígeno y normalmente tienen composiciones químicas que incluyen Si, O y Fe y, en algunos casos, que incluyen además Mn y Al. Los óxidos también pueden contener elementos que pueden incluirse en la chapa de acero descrita anteriormente (por ejemplo, Cr, etc.) además de estos elementos.
[0163] Capa de superficie agotada
[0165] En la presente invención, los óxidos granulares finos, óxidos granulares gruesos y óxidos de límite de grano se forman por oxidación de constituyentes relativamente fácilmente oxidables en la chapa de acero (por ejemplo, Si, Mn y Al), por lo que la composición del acero alrededor de los óxidos (en otras palabras, la estructura metalográfica) se agota en estos elementos constituyentes fácilmente oxidables en comparación con el material base de la chapa de acero original. Esta región donde los elementos de la composición de acero están agotados en comparación con el material base de la chapa de acero original se denominará "región agotada". Una "región agotada" en forma de lámina también se denomina "capa agotada", mientras que una presente en la capa superficial de la chapa de acero también se denominará "capa de superficie agotada ". En la región agotada, entre los elementos fácilmente oxidables, el Si se oxida de manera relativamente fácil y el Al se oxida con dificultad en términos relativos, de modo que el Si puede estar presente a una concentración baja y el Al a una concentración alta. Si hay una región agotada donde la composición del acero es baja en Si y alta en Al presente en el rango deseado, esto contribuye también a la mejora de la resistencia a LME. Como razón para esto, aunque no se desea estar limitado por ninguna teoría específica, se cree que al estar presente Al en la composición del acero alrededor de los óxidos granulares y los óxidos de límite de grano, además de los óxidos granulares que funcionan como sitios de trampa de Zn, el Al impide la penetración en los límites de grano del acero por el Zn que intenta penetrar en el acero durante el trabajo a alta temperatura y, además, que cuanto mayor sea la concentración de Si en la composición de acero, más fácil es que se produzca el agrietamiento de LME, por lo que LME puede suprimirse haciendo que el Si tenga una concentración tan baja como sea posible. Debido a esto, en el momento de la estampación o soldadura en caliente, la penetración en los límites de grano de acero por el Zn que intenta penetrar en el acero se ve impedida por el Al en la composición del acero, la penetración de Zn en los límites de grano cristalino se suprime adecuadamente y, además, el Si que provoca fácilmente LME tiene una concentración baja, por lo que es difícil que se produzca LME y la resistencia a LME puede mejorarse.
[0167] En la presente invención, en la capa de superficie agotada de bajo Si y alto Al, la composición del acero que no contiene óxidos granulares finos, óxidos granulares gruesos y óxidos de límite de grano (en otras palabras, la estructura metalográfica) a una profundidad de 1/2 de la profundidad promedio de la capa de oxidación interna satisface, en % en masa, Si ≤ 0,6 % y Al ≥ 0,05 %. Si el Si es mayor que 0,6 %, se produce fácilmente el agrietamiento de LME. Por lo tanto, Si ≤ 0,6 %. El límite inferior de Si no se prescribe particularmente, pero puede ser del 0 % o más. Además, el Al impide la penetración en los límites de grano de acero del Zn que intenta penetrar en el acero durante el trabajo a alta temperatura. Si el Al es menor del 0,05 %, es probable que la penetración en los límites de grano de acero del Zn no se vea impedida suficientemente. Por lo tanto, Al ≥ 0,05 %. Cuanto mayor es el Al, mayor es la función de impedir la penetración de Zn en los límites de grano de acero y más preferible, pero si la concentración de Al es demasiado alta, el efecto se satura, por lo que el límite superior del Al puede convertirse en 1,2 % o menos o 1,0 % o menos. Además, las concentraciones de Si y Al son las concentraciones de elementos en la composición de acero que no incluyen los óxidos granulares finos, óxidos granulares gruesos y óxidos de límite de grano de la capa de oxidación interna y son las concentraciones de elementos medidas a una profundidad de 1/2 de la profundidad R promedio de la capa de oxidación interna. El punto base de la profundidad promedio de la capa de oxidación interna es la superficie de la chapa de acero (en el caso de la chapa de acero chapada, la interfaz de la chapa de acero y la capa de chapado), pero si estas tienen rugosidades, la línea promedio de las superficies o interfaces en las 10 ubicaciones para encontrar la profundidad promedio de la capa de oxidación interna se convierte en el punto base. Las concentraciones de elementos se miden aquí mediante EDS (espectroscopía de energía dispersiva, EDS, por sus siglas en inglés).
[0168] La capa de superficie agotada puede duplicarse como una región en la cual los óxidos granulares finos, los óxidos granulares gruesos y los óxidos de límite de grano se dispersan y están presentes en la capa superficial de la chapa de acero. Es decir, se forma en el interior del acero base. Por lo tanto, si se forma una capa de chapado sobre la superficie de la chapa de acero, la chapa de acero según la presente invención formada con la región agotada en el interior del acero base, más particularmente la capa de superficie agotada, puede realizar una interdifusión más suficiente de los constituyentes de chapado y los constituyentes de acero y una mayor capacidad de chapado en comparación con la chapa de acero que tiene una capa de oxidación externa. Chapa de acero chapada
[0169] La chapa de acero chapada según la presente invención tiene una capa de chapado que contiene Zn sobre la chapa de acero descrita anteriormente según la presente invención. Esta capa de chapado puede formarse en un lado de la chapa de acero o puede formarse en ambos lados. Como la capa de chapado que contiene Zn, por ejemplo, se pueden mencionar una capa galvanizada por inmersión en caliente, una capa galvanizadarecocida por inmersión en caliente, una capa electrogalvanizada, una capa electrogalvanizada-recocida, etc. Más específicamente, como tipo de chapado, se pueden usar, por ejemplo, Zn-0,2 % de Al (GI), Zn-(0,3 a 1,5)% de Al, Zn-4,5 % de Al, Zn-0,09 % de Al-10 % de Fe (GA), Zn-1,5 % de Al-1,5 % de Mg, o Zn-11 % de Al-3 % de Mg-0,2 % de Si, Zn-11 % de Ni, Zn-15 % de Mg, etc.
[0170] Composición química de la capa de chapado
[0171] A continuación se explicará la composición química incluida en una capa de chapado que contiene Zn en la presente invención. El "%" con respecto al contenido de los elementos, a menos que se indique lo contrario, significará "% en masa". En los rangos numéricos en la composición química de la capa de chapado, un rango numérico expresado usando "a", a menos que se indique lo contrario, significará un rango que tiene los valores numéricos antes y después de "a" como el valor límite inferior y el valor límite superior.
[0172] (Al: 0 al 60,0 %)
[0173] El Al es un elemento que se incluye junto con Zn o se alea con él y mejora la resistencia a la corrosión de la capa de chapado, por lo que puede incluirse según las necesidades. Por lo tanto, el contenido de Al puede ser del 0 %. Para formar una capa de chapado que contiene Zn y Al, preferiblemente el contenido de Al es del 0,01 % o más. Por ejemplo, puede ser del 0,1 % o más, del 0,3 % o más, del 0,5 % o más, del 1,0 % o más, o del 3,0 % o más. Por otro lado, si es más del 60,0 %, el efecto de mejora de la resistencia a la corrosión se satura, por lo que el contenido de Al puede ser del 60,0 % o menos. Por ejemplo, puede ser 55,0 % o menos, 50,0 % o menos, 40,0 % o menos, 30,0 % o menos, 20,0 % o menos, 10,0 % o menos, o 5,0 % o menos. El mecanismo detallado no está claro, pero si el Al en la capa de chapado tiene un rango del 0,3 al 1,5 %, debido al efecto del Al, la velocidad de penetración del Zn en los límites de grano de acero se reduce gradualmente y la resistencia a LME puede mejorarse. Por lo tanto, desde el punto de vista de la mejora de la resistencia a LME, el Al en la capa de chapado es deseablemente del 0,3 al 1,5 %.
[0174] (Mg: 0 al 15,0 %)
[0175] El Mg es un elemento que se incluye junto con Zn y Al o se alea con el mismo y mejora la resistencia a la corrosión de la capa de chapado, por lo que puede incluirse según las necesidades. Por lo tanto, el contenido de Mg puede ser del 0 %. Para formar una capa de chapado que contiene Zn, Al y Mg, preferiblemente el contenido de Mg es del 0,01 % o más. Por ejemplo, puede ser del 0,1 % o más, del 0,5 % o más, del 1,0 % o más, o del 3,0 % o más. Por otra parte, si es mayor que 5,0 %, el Mg no se disolverá completamente en el baño de chapado sino que flotará como óxidos. Si se galvaniza mediante dicho baño de chapado, los óxidos se depositarán sobre la capa superficial causando un aspecto deficiente o siendo susceptibles de causar la aparición de partes no chapadas, por lo que el contenido de Mg puede ser del 15,0 % o menos, por ejemplo, puede ser del 10,0 % o menos o del 5,0 % o menos.
[0176] (Fe: 0 al 15,0 %)
[0177] El Fe puede incluirse en la capa de chapado debido a la difusión desde la chapa de acero cuando se forma una capa de chapado que contiene Zn sobre la chapa de acero, tratando después térmicamente la chapa de acero chapada. Por lo tanto, el Fe no se incluye en la capa de chapado en un estado no tratado por calor, por lo que el contenido de Fe también puede ser del 0 %. Además, el contenido de Fe puede ser del 1,0 % o más, del 2,0 % o más, del 3,0 % o más, del 4,0 % o más, o del 5,0 % o más. Por otro lado, el contenido de Fe solo necesita ser del 15,0 % o menos, por ejemplo, puede ser del 12,0 % o menos, del 10,0 % o menos, del 8,0 % o menos, o del 6,0 % o menos.
[0178] (Si: 0 al 3,0 %)
[0179] El Si es un elemento que mejora aún más la resistencia a la corrosión si se incluye en una capa de chapado que contiene Zn, en particular una capa de chapado de Zn-Al-Mg, por lo que puede incluirse según las necesidades. Por lo tanto, el contenido de Si puede ser del 0 %. Desde el punto de vista de la mejora de la resistencia a la corrosión, el contenido de Si puede ser, por ejemplo, del 0,005 % o más, del 0,01 % o más, del 0,05 % o más, del 0,1 % o más, o del 0,5 % o más. Además, el contenido de Si puede ser del 3,0 % o menos, del 2,5 % o menos, del 2,0 % o menos, del 1,5 % o menos, o del 1,2 % o menos.
[0180] La composición química básica de la capa de chapado es como se explicó anteriormente. Además, la capa de chapado puede contener, opcionalmente, uno o más de Sb: del 0 al 0,50 %, Pb: del 0 al 0,50 %, Cu: del 0 al 1,00 %, Sn: del 0 al 1,00 %, Ti: del 0 al 1,00 %, Sr: del 0 al 0,50 %, Cr: del 0 al 1,00 %, Ni: del 0 al 1,00 % y Mn: del 0 al 1,00 %. Aunque no está particularmente limitado, desde el punto de vista de manifestar suficientemente las acciones y funciones de los constituyentes básicos que forman la capa de chapado, el contenido total de estos elementos opcionales se convierte preferiblemente en el 5,00 % o menos, más preferiblemente en el 2,00 % o menos.
[0181] En la capa de chapado, el resto, además de los constituyentes anteriores, está compuesto de Zn e impurezas. Las "impurezas en la capa de chapado" significan constituyentes como, por ejemplo, la materia prima que entra debido a diversos factores en el proceso de producción cuando se produce la capa de chapado y no constituyentes añadidos intencionadamente a la capa de chapado. En la capa de chapado, como impurezas, los elementos además de los constituyentes básicos y los constituyentes opcionales explicados anteriormente pueden incluirse en trazas en un rango que no impida el efecto de la presente invención.
[0182] La composición química de la capa de chapado se puede determinar disolviendo la capa de chapado en una solución ácida que contiene un inhibidor para inhibir la corrosión de la chapa de acero y midiendo la solución obtenida por espectroscopía de emisión ICP (plasma acoplado inductivamente).
[0183] El espesor de la capa de chapado puede ser, por ejemplo, de 3 a 50 μm. Además, la cantidad de deposición de la capa de chapado no está particularmente limitada, pero, por ejemplo, puede ser de 10 a 170 g/m<2>por lado. En la presente invención, la cantidad de deposición de la capa de chapado se determina disolviendo la capa de chapado en una solución ácida que contiene un inhibidor para inhibir la corrosión del hierro base y encontrando el cambio de peso antes y después de la disolución del chapado.
[0184] Resistencia a la tracción
[0185] La chapa de acero y la chapa de acero chapada según la presente invención tienen preferiblemente una alta resistencia. Específicamente, tienen preferiblemente 440 MPa o más de resistencia a la tracción. Por ejemplo, la resistencia a la tracción puede ser de 500 MPa o más, 600 MPa o más, 700 MPa o más, u 800 MPa o más. El límite superior de la resistencia a la tracción no se prescribe particularmente, pero, desde el punto de vista de la tenacidad de fijación, puede ser, por ejemplo, de 2000 MPa o menos. La resistencia a la tracción se puede medir tomando una pieza de prueba de tracción JIS n.º 5 que tiene una dirección perpendicular a la dirección de laminación como su dirección longitudinal y llevando a cabo una prueba basada en JIS Z 2241 (2011). La chapa de acero y la chapa de acero chapada según la presente invención tienen alta resistencia y tienen una alta capacidad de chapado, resistencia LME y resistencia a la fragilidad por hidrógeno, por lo que se pueden usar adecuadamente en una amplia gama de campos como, por ejemplo, automóviles, electrodomésticos y materiales de construcción, pero se usan de manera particularmente preferible en el campo del automóvil. La chapa de acero usada para automóviles normalmente se chapa (normalmente galvanización, etc.), de modo que si se usa la chapa de acero según la presente invención como chapa de acero para automóviles, se presenta de manera óptima el efecto de la presente invención de tener una alta capacidad de chapado. Además, la chapa de acero y la chapa de acero chapada usadas para automóviles con frecuencia se estampan en caliente. En ese caso, el agrietamiento por fragilidad por hidrógeno y el agrietamiento por LME pueden convertirse en problemas notables. Por lo tanto, cuando se usan la chapa de acero y la chapa de acero chapada según la presente invención como chapa de acero para automóviles, el efecto de la presente invención de tener una alta resistencia a la fragilidad por hidrógeno y resistencia a LME se exhibe óptimamente.
[0186] Método de producción de chapa de acero
[0187] A continuación, se explicará un método preferible de producción de la chapa de acero según la presente invención. La siguiente explicación pretende ilustrar el método característico para producir la chapa de acero según la presente invención y no pretende limitar la chapa de acero a una producida mediante el método de producción explicado a continuación.
[0188] La chapa de acero según la presente invención se puede obtener, por ejemplo, llevando a cabo una etapa de colada de colada de acero fundido ajustado en composición química para formar una plancha de acero, una etapa de laminación de laminación en caliente de laminación en caliente de la plancha de acero para obtener una chapa de acero laminada en caliente, una etapa de bobinado de bobinado de la chapa de acero laminada en caliente, una etapa de laminación en frío de laminación en frío la chapa de acero laminada en caliente bobinada para obtener una chapa de acero laminada en frío, una etapa de pretratamiento de rectificado con cepillo de la chapa de acero laminada en frío, y una etapa de recocido de recocido de la chapa de acero laminada en frío pretratada. Alternativamente, la chapa de acero laminada en caliente puede no enrollarse después de la etapa de laminación en caliente, sino decaparse y luego laminarse en frío tal cual está.
[0189] Etapa de colada
[0190] Las condiciones de la etapa de colada no están prescritas particularmente. Por ejemplo, después de la fundición en un alto horno o horno eléctrico, etc., se pueden llevar a cabo diversas operaciones de refinado secundarias, luego el metal fundido se funde mediante la colada continua habitual, la colada de lingotes u otro método. Etapa de laminación en caliente
[0191] La plancha de acero así colada puede laminarse en caliente para obtener una chapa de acero laminada en caliente. La etapa de laminado en caliente se lleva a cabo laminando directamente en caliente la plancha de acero fundido o recalentándola después de enfriarla una vez. Si se calienta de nuevo, la temperatura de calentamiento de la plancha de acero puede ser, por ejemplo, de 1100 °C a 1250 °C. En la etapa de laminación en caliente, normalmente se llevan a cabo la laminación en bruto y la laminación de acabado. Las temperaturas y reducciones de laminación de las operaciones de laminación pueden cambiarse adecuadamente según la estructura metalográfica deseada y el espesor de la chapa. Por ejemplo, la temperatura final del laminado de acabado puede ser de 900 a 1050 °C y la reducción por laminado del laminado de acabado puede ser de 10 a 50 %.
[0192] Etapa de bobinado
[0193] La chapa de acero laminada en caliente puede enrollarse a una temperatura predeterminada. La temperatura de bobinado puede cambiarse adecuadamente según la estructura metalográfica deseada, etc. y puede ser, por ejemplo, de 500 a 800 °C. La chapa de acero laminada en caliente puede tratarse térmicamente en condiciones predeterminadas antes de enrollarse o después de enrollarse al desenrollarse. Alternativamente, la chapa puede decaparse después de la etapa de laminación en caliente sin llevar a cabo una etapa de bobinado y después someterse a una etapa de laminación en frío explicada más adelante.
[0194] Etapa de laminación en frío
[0195] Después del decapado de la chapa de acero laminada en caliente, la chapa de acero laminada en caliente puede laminarse en frío para obtener una chapa de acero laminada en frío. La reducción por laminación de la laminación en frío puede cambiarse adecuadamente según la estructura metalográfica deseada y el espesor de la chapa y puede ser, por ejemplo, del 20 al 80 %. Después de la etapa de laminación en frío, por ejemplo, la chapa puede enfriarse al aire para enfriarla hasta temperatura ambiente.
[0196] Etapa de pretratamiento
[0197] Para obtener grandes cantidades de óxidos granulares finos, óxidos granulares gruesos y óxidos de límite de grano en la capa superficial de la chapa de acero obtenida finalmente y además para obtener una capa de superficie agotada, es eficaz llevar a cabo una etapa de pretratamiento predeterminada antes de recocer la chapa de acero laminada en frío. Esta etapa de pretratamiento introduce una gran cantidad de dislocaciones en la superficie de la chapa de acero laminada en frío. El oxígeno, etc., se difunde más rápidamente en los límites de grano que dentro de los granos, por lo que al introducir una gran cantidad de dislocaciones en la superficie de la chapa de acero laminada en frío, es posible formar un gran número de trayectorias como el caso de los límites de grano. Por esta razón, en el momento del recocido, el oxígeno se difunde (penetra) rápidamente al interior del acero a lo largo de estas dislocaciones. Además, también se mejora la velocidad de difusión del Si y el Al, de modo que como resultado el oxígeno se une con el Si y/o el Al dentro del acero y de ese modo puede promoverse la formación de óxidos granulares finos, óxidos granulares gruesos y óxidos de límite de grano. Además, junto con tal promoción de la formación de óxidos internos, también se promueve una caída en las concentraciones circundantes de Si y Al, de modo que se puede promover la formación de una capa de superficie agotada que tiene la composición deseada. Por consiguiente, si se lleva a cabo dicha etapa de pretratamiento, en la etapa de recocido explicada más adelante, se forman fácilmente los óxidos granulares finos, óxidos granulares gruesos, óxidos de límite de grano y capa de superficie agotada deseados. Esta etapa de pretratamiento incluye rectificar la muestra de chapa de acero laminada en frío mediante un cepillo de rectificado pesado (rectificado con cepillo). Como cepillo de rectificado pesado, se puede utilizar D-100 fabricado por Hotani. En el momento del rectificado, la superficie de la chapa de acero puede recubrirse con una solución acuosa de NaOH del 1,0 al 5,0 %. La presión del cepillo puede ser de 0,5 a 10,0 mm, más preferiblemente de 5,0 a 10,0 mm, y la velocidad de rotación puede ser de 100 a 1000 rpm. Al llevar a cabo un rectificado con cepillo controlado según tales condiciones de solución de recubrimiento, presión del cepillo y velocidad de rotación, en la etapa de recocido explicada más adelante, se pueden formar eficientemente óxidos granulares finos, óxidos granulares gruesos, óxidos de límite de grano y una capa de superficie agotada en la capa superficial de la chapa de acero.
[0199] Etapa de recocido
[0201] La chapa de acero laminada en frío sometida a la etapa de pretratamiento anterior se recuece. El recocido se lleva a cabo preferiblemente en un estado en el cual, por ejemplo, se aplican de 0,1 a 30,0 MPa de tensión. Si se aplica tensión en el momento del recocido, la deformación se puede introducir más eficazmente en la chapa de acero. Debido a la deformación, se promueven las dislocaciones de la estructura metalográfica de la chapa de acero y se facilita que el oxígeno penetre en el interior del acero a lo largo de esas dislocaciones por lo que los óxidos se hacen más fáciles de formar dentro de la chapa de acero. Como resultado, esto es ventajoso para aumentar la densidad numérica de los óxidos granulares, aumentar la relación de los óxidos de los límites de grano y formar la capa de superficie agotada.
[0203] Desde el punto de vista de hacer que los óxidos granulares se formen en los tamaños y grandes cantidades deseados y hacer que los óxidos de límite de grano se formen en una gran cantidad, la temperatura de mantenimiento en la etapa de recocido puede ser de 750 °C a 900 °C. Si la temperatura de mantenimiento de la etapa de recocido es menor que 750 °C, es probable que no se formen óxidos de límite de grano en una cantidad suficientemente grande y, a veces, la resistencia a la fragilidad por hidrógeno se convertirá en insuficiente. Por otro lado, si la temperatura de mantenimiento de la etapa de recocido es superior a 900 °C, los óxidos granulares son propensos a volverse más gruesos y a veces no se obtendrán los óxidos granulares, óxidos de límite de grano y/o capa de superficie agotada deseados y a veces la resistencia a la fragilidad por hidrógeno y/o la resistencia a LME se convertirán en insuficientes. La tasa de elevación de temperatura hasta la temperatura de mantenimiento no está particularmente limitada, pero puede ser de 1 a 10 °C/s. Además, la elevación de temperatura puede llevarse a cabo en dos etapas mediante una primera tasa de elevación de temperatura de 1 a 10 °C/s y una segunda tasa de elevación de temperatura de 1 a 10 °C/s diferente de la primera tasa de elevación de temperatura.
[0205] El tiempo de mantenimiento a la temperatura de mantenimiento de la etapa de recocido puede ser de 50 a 300 segundos, preferiblemente de 55 a 120 segundos. Si el tiempo de mantenimiento es inferior a 50 segundos, los óxidos granulares y/o los óxidos de límite de grano son propensos a no formarse en cantidades suficientemente grandes y a veces la resistencia a la LME y/o la resistencia a la fragilidad por hidrógeno se convertirán en insuficientes. Por otro lado, si el tiempo de mantenimiento es superior a 300 segundos, se producirá oxidación externa y es probable que no se produzca oxidación interna y, a veces, es probable que la capacidad de chapado, la resistencia a la fragilidad por hidrógeno y/o la resistencia a LME se vuelvan insuficientes.
[0207] Desde el punto de vista de provocar la formación de los óxidos granulares finos, óxidos granulares gruesos, óxidos de límite de grano y capa de superficie agotada deseados durante la elevación de temperatura y el mantenimiento (isotérmico) en la etapa de recocido, se lleva a cabo la humectación. La atmósfera de esto puede tener un punto de rocío de -20 a 10 °C, preferiblemente de -10 a 5 °C, y de 1 a 15 % en volumen de H<2>. Si el punto de rocío es demasiado bajo, se forma una capa de oxidación externa sobre la superficie de la chapa de acero y es probable que no se forme suficientemente una capa de oxidación interna y, a veces, la capacidad de chapado, la resistencia a la fragilidad por hidrógeno y la resistencia a LME se volverán insuficientes. Por otra parte, si el punto de rocío es demasiado alto, los óxidos granulares son propensos a volverse más gruesos y a veces no se obtendrán los óxidos granulares, óxidos de límite de grano y/o capa de superficie agotada deseados.
[0209] La temperatura cuando comienza la humectación durante la elevación de temperatura puede ser inferior a 600 °C. Si comienza la humectación a más de 600 °C, la capa de oxidación interna y/o la capa de superficie agotada son susceptibles de no formarse suficientemente antes de alcanzar la temperatura de mantenimiento.
[0211] Además, es eficaz retirar la capa de oxidación interna de la chapa de acero cuando se lleva a cabo la etapa de recocido, en particular antes del rectificado con cepillo. Durante la etapa de laminación descrita anteriormente, en particular la etapa de laminación en caliente, a veces se forma una capa de oxidación interna en la capa superficial de la chapa de acero. Tal capa de oxidación interna formada en una etapa de laminación es propensa a inhibir la formación de óxidos granulares finos, óxidos granulares gruesos, óxidos de límite de grano y/o una capa de superficie agotada en la etapa de recocido y a promover la formación de una capa de oxidación externa, de modo que la capa de oxidación interna se retira preferiblemente antes del recocido por decapado, etc. Más específicamente, la profundidad de la capa de oxidación interna de la chapa de acero laminada en frío cuando se lleva a cabo una etapa de recocido puede ser de 0,5 μm o menos, preferiblemente de 0,3 μm o menos, más preferiblemente de 0,2 μm o menos, aún más preferiblemente de 0,1 μm o menos.
[0212] Al llevar a cabo las etapas explicadas anteriormente, es posible obtener una chapa de acero compuesta de chapa de acero con una capa superficial que contiene óxidos granulares y óxidos de límite de grano en cantidades suficientemente grandes y formada con una capa de superficie agotada.
[0213] Método de producción de chapa de acero chapada
[0214] A continuación, se explicará un método preferible de producción de la chapa de acero chapada según la presente invención. La siguiente explicación pretende ilustrar el método característico para producir la chapa de acero chapada según la presente invención y no pretende limitar la chapa de acero chapada a una producida por el método de producción explicado a continuación.
[0215] La chapa de acero chapada según la presente invención se puede obtener llevando a cabo una etapa de chapado para formar una capa de chapado que contiene Zn sobre la chapa de acero producida de la manera anterior.
[0216] Etapa de chapado
[0217] La etapa de chapado se puede llevar a cabo según un método conocido por las personas con experiencia en la técnica. La etapa de chapado puede llevarse a cabo, por ejemplo, mediante recubrimiento por inmersión en caliente y puede llevarse a cabo mediante galvanoplastia. Preferiblemente, la etapa de chapado se lleva a cabo mediante recubrimiento por inmersión en caliente. Las condiciones de la etapa de chapado se pueden establecer adecuadamente considerando la composición química, el espesor, la cantidad de deposición, etc., de la capa de chapado deseada. Después del chapado, se puede llevar a cabo la aleación. Típicamente, las condiciones de la etapa de chapado se pueden establecer para formar una capa de chapado que contiene Al: 0 a 60,0 %, Mg: 0 a 15,0 %, Fe: 0 a 15 %, Ni: 0 a 20 % y Si: 0 a 3 % y que tiene un resto de Zn e impurezas. Más específicamente, las condiciones de la etapa de chapado pueden, por ejemplo, establecerse adecuadamente para formar Zn-0,2 % de Al (GI), Zn-0,8 % de Al, Zn-4,5 % de Al, Zn-0,09 % de Al-10 % de Fe (GA), Zn-1,5 % de Al-1,5 % de Mg o Zn-11 % de Al-3 % de Mg-0,2 % de Si, Zn-11 % de Ni, Zn-15 % de Mg. Desde el punto de vista de la mejora de la resistencia a LME, el Al en la capa de chapado es preferiblemente del 0,3 al 1,5 %.
[0218] Ejemplos
[0219] A continuación, se utilizarán ejemplos para explicar la presente invención con más detalle, pero la presente invención no se limita a estos ejemplos de ninguna manera.
[0220] Ejemplo 1: con respecto a los Ejemplos y Ejemplos Comparativos de la chapa de acero
[0221] Preparación de muestras de chapa de acero
[0222] Los aceros fundidos ajustados en composiciones químicas se fundieron para formar planchas de acero. Las planchas de acero se laminaron en caliente, se decaparon, después se laminaron en frío para obtener chapas de acero laminadas en frío. A continuación, las chapas se enfriaron al aire hasta temperatura ambiente. Las chapas de acero laminadas en frío se decaparon, después las capas de oxidación internas formadas por laminación se retiraron hasta la profundidad de la capa de oxidación interna (μm) antes del recocido descrito en la Tabla 1. A continuación, se tomaron muestras de las chapas de acero laminadas en frío mediante el método basado en JIS G0417: 1999 y las composiciones químicas de las chapas de acero se analizaron mediante ICP-MS, etc. Las composiciones químicas medidas de las chapas de acero se muestran en la Tabla 1. Los espesores de las chapas de acero utilizadas fueron de 1,6 mm en todos los casos.
[0223] A continuación, algunas de las chapas de acero laminadas en frío se recubrieron con una solución acuosa al 2,0 % de NaOH, se pretrataron mediante rectificado con cepillo usando un cepillo de rectificado pesado (D-100 fabricado por Hotani) a una presión de cepillo de 2,0 mm y una velocidad de 600 rpm, después se recocieron por el punto de rocío, la temperatura de mantenimiento y el tiempo de mantenimiento mostrados en la Tabla 1 para preparar las diferentes muestras de chapa de acero. En todas las muestras de chapa de acero, la tasa de elevación de temperatura en el momento del recocido fue de 6,0 °C/s a 500 °C y de 2,0 °C/s de 500 °C a la temperatura de mantenimiento. En el recocido, algunas de las chapas de acero laminadas en frío se recocieron en un estado con 30,0 MPa de tensiones aplicadas mientras que las otras chapas de acero laminadas en frío se recocieron sin aplicar tensión. La presencia de cualquier pretratamiento y las condiciones del recocido (presencia de cualquier tensión, zona de humectación, punto de rocío (°C), concentración de hidrógeno (% en volumen), temperatura de inicio de humectación (°C) en la etapa de elevación de temperatura, temperatura de mantenimiento (°C) y tiempo de mantenimiento (s)) se muestran en la Tabla 1. Es preciso observar que, en cada muestra de chapa de acero, se tomó una pieza de prueba de tracción JIS n.º 5 que tiene una dirección perpendicular a la dirección de laminación como su dirección longitudinal y se sometió a una prueba de tracción basada en JIS Z 2241 (2011). Como resultado, para el n.º 1, la resistencia a la tracción fue menor de 440 MPa, mientras que para todos los demás, fue de 440 MPa o más.
[0224] Análisis de la capa superficial de muestras de chapa de acero: densidad numérica de óxidos de grano fino Cada muestra de chapa de acero preparada de la manera anterior se cortó en 25 mmx15 mm. La muestra cortada se enterró en una resina y se pulió hasta una superficie especular. En la sección transversal de cada muestra de chapa de acero, se examinaron regiones de 1,0 μmx1,0 μm mediante SEM en 10 ubicaciones. Las posiciones examinadas se hicieron a 1,0 μm de 0,2 a 1,2 μm desde la superficie de la chapa de acero para la dirección de profundidad (dirección vertical a la superficie de la chapa de acero) y 1,0 μm de cualquier posición de la imagen de SEM para la dirección de ancho (dirección paralela a la superficie de la chapa de acero). Las imágenes SEM de las regiones de las muestras de chapa de acero obtenidas se digitalizaron, las áreas de las partes de óxido granular se calcularon a partir de las imágenes digitalizadas, el tamaño de grano de cada óxido granular (nm) se encontró como el diámetro del círculo que tiene un área igual a esa área, es decir, el diámetro equivalente al círculo, y los óxidos con un tamaño de grano de 20 nm a 100 nm en el rango se definieron como óxidos granulares finos. Además, se contaron los números de óxidos granulares finos en las imágenes de SEM. El valor promedio de los números de óxidos granulares finos en las imágenes digitalizadas de las 10 ubicaciones encontradas se definió como la densidad numérica de óxidos granulares finos. La densidad numérica de óxidos granulares finos para cada muestra de chapa de acero (/μm<2>) se muestra en la Tabla 1. Análisis de la capa superficial de muestras de chapa de acero: densidad numérica de óxidos de grano grueso Cada muestra de chapa de acero preparada de la manera anterior se cortó en 25 mmx15 mm. La muestra cortada se enterró en una resina y se pulió hasta una superficie especular. En la sección transversal de cada muestra de chapa de acero, se examinaron regiones de 5,0 μmx5,0 μm mediante SEM en 10 ubicaciones. Las posiciones examinadas se hicieron a 5,0 μm de 0,2 a 8,0 μm desde la superficie de la chapa de acero para la dirección de profundidad (dirección vertical a la superficie de la chapa de acero) y 5,0 μm de cualquier posición de la imagen SEM para la dirección de ancho (dirección paralela a la superficie de la chapa de acero). Las imágenes SEM de las regiones de las muestras de chapa de acero obtenidas se digitalizaron, las áreas de las partes de óxido granular se calcularon a partir de las imágenes digitalizadas, el tamaño de grano de cada óxido granular (nm) se encontró como el diámetro del círculo que tiene un área igual a esa área, es decir, el diámetro equivalente al círculo, y los óxidos con un tamaño de grano de 150 nm a 600 nm en el rango se definieron como óxidos granulares gruesos. Además, se contaron los números de óxidos granulares gruesos en las imágenes de SEM. El valor promedio de los números de óxidos granulares gruesos en las imágenes digitalizadas de las 10 localizaciones encontradas se definió como la densidad numérica de óxidos granulares gruesos. La densidad numérica de los óxidos granulares gruesos (/25 μm<2>) de las muestras de chapa de acero se muestran en la Tabla 1.
[0225] Análisis de la capa superficial de muestras de chapa de acero: Relación A de óxidos de límite de grano Además, la Relación A para cada muestra de chapa de acero se midió a partir del examen de la sección transversal de la muestra enterrada anterior. Específicamente, en una imagen SEM con un ancho de 150 μm (=L<0>), se identificaron las posiciones de los óxidos de límite de grano, se proyectaron los óxidos de límite de grano identificados sobre la superficie de la chapa de acero, y se encontraron las longitudes L de los óxidos de límite de grano en el campo. En base a L<0>y L encontradas de esta manera, se encontró la Relación A (%) = 100xL/L<0>. La relación A (%) de óxidos granulares para cada muestra de chapa de acero se muestra en la Tabla 1. Además, a partir de una imagen de SEM similar, se midieron las profundidades D de los óxidos de límite de grano identificados.
[0226] Análisis de la capa superficial de muestras de chapa de acero: capa de superficie agotada)
[0227] Cada muestra de chapa de acero se evaluó para determinar una capa de superficie agotada analizando los constituyentes de la estructura de acero que no contenía óxidos a una profundidad de 1/2 de la profundidad promedio de la capa de oxidación interna calculada a partir de la imagen de SEM en sección transversal usando TEM-EDS. El cumplimiento de Si ≤ 0,6 % y Al ≥ 0,05 % se indica como "Sí", mientras que el no cumplimiento de Si ≤ 0,6 % y Al ≥ 0,05 % se indica como "No".
[0228] Evaluación de la capacidad de chapado
[0229] Cada muestra de chapa de acero se enchapó y se midió para la relación de área de las partes no chapadas en la superficie de esa chapa de acero chapada para evaluar la capacidad de chapado. Específicamente, se llevó a cabo galvanización por inmersión en caliente-chapado con Al al 0,2 % (temperatura del baño 450 a 470 °C). Se examinó una región de 1 mmx1 mm de la superficie de cada muestra de chapa de acero chapada formada con la capa de chapado con un microscopio óptico, las partes en las cuales se formó la capa de chapado (partes chapadas) y las partes donde no se formó la capa de chapado (partes no chapadas) se evaluaron a partir de la imagen examinada, se calculó la relación de área de las partes no chapadas (área de partes no chapadas/área de imagen observada), y se evaluó la capacidad de chapado con los siguientes criterios. Los resultados se muestran en la Tabla 1.
[0230] Evaluación A: relación de área de partes chapadas del 95 % o más (relación de área de partes no chapadas del 5,0 % o menos)
[0231] Evaluación B: relación de área de partes chapadas de menos del 95 % y el 90 % o más (relación de área de partes no chapadas de más del 5,0 % y el 10 % o menos)
[0232] Análisis de la composición de la capa de chapado
[0233] La composición de cada capa de chapado se encontró sumergiendo una muestra cortada en 30 mmx30 mm en una solución acuosa de ácido clorhídrico al 10 % que contenía un inhibidor (Ibit fabricado por Asahi Chemical), desprendiendo la capa de chapado por decapado, luego analizando los constituyentes del chapado disueltos en la solución acuosa por ICP.
[0234] Evaluación de la resistencia a LME
[0235] Cada muestra de chapa de acero chapada de 100x100 mm se soldó por puntos y se cortó en 50 mmx100 mm de tamaño para preparar dos chapas. Las dos chapas de muestras de chapa de acero chapadas a base de Zn se soldaron por puntos usando un electrodo de soldadura de 8 mm de tamaño de punta de tipo radio de cúpula en un ángulo de soldadura de 3°, fuerza de soldadura de 3,5 kN, holgura de 0,3 mm, tiempo de soldadura de 0,5 segundos (20 ciclos, frecuencia de potencia 50 Hz) y corriente de soldadura de 7 kA para obtener un miembro soldado. La parte soldada se pulió en su sección transversal, después se examinó bajo un microscopio óptico y se midió la longitud del agrietamiento por LME que ocurre en la sección transversal de la parte soldada y se evaluó como sigue. Los resultados se muestran en la Tabla 1. El tipo de chapado en la Tabla 1 fue GA en cada caso. El tipo de chapado de la Tabla 2 fue como se describe en la Tabla 2:
[0236] Evaluación AAA: sin agrietamiento por LME
[0237] Evaluación AA: longitud de grieta LME de más de 0 μm a 100 μm
[0238] Evaluación A: longitud de grieta LME de más de 100 μm a 200 μm
[0239] Evaluación B: longitud de grieta LME superior a 200 μm
[0240] Evaluación de la resistencia a la fragilidad por hidrógeno
[0241] Cada muestra de chapa de acero chapada de 50 mmx100 mm se trató para formar fosfato de cinc usando un recubrimiento de conversión basado en fosfato de cinc (serie Surfdine SD5350: fabricado por Nippon Paint Industrial Coating), después se formó con un recubrimiento de electrodeposición (PN110 Powernix Grey: fabricado por Nippon Paint Industrial Coating) a 20 μm y se horneó a una temperatura de cocción de 150 °C durante 20 minutos para formar un recubrimiento sobre la muestra de chapa de acero chapada. A continuación, la muestra se cortó en 30x100 mm para exponer las caras de extremo de hierro. Después de eso, se aplicó tensión usando una plantilla de doblado de modo que la tensión de la parte doblada fuera de 800 MPa. En ese estado, esto se usó para una prueba de corrosión cíclica según JASO(M609-91). Se usaron los siguientes criterios para evaluar la resistencia a la fragilidad por hidrógeno. Los resultados se muestran en la Tabla 1. Evaluación AA: sin agrietamiento hasta 230 ciclos
[0242] Evaluación A: agrietamiento en 40 a menos de 230 ciclos
[0243] Evaluación B: agrietamiento en menos de 140 ciclos
[0244] Tabla 1
[0246]
[0247]
[0248]
[0249]
[0252] 
[0255] 
[0258]  Tabla 1-3
[0259]
[0260] Ejemplo 2: con respecto a los Ejemplos y Ejemplos Comparativos de chapas de acero chapadas Preparación de muestras de chapa de acero chapada
[0261] Las muestras de chapas de acero del Ejemplo 1 se cortaron en tamaños de 100 mmx200 mm, después se chaparon para formar los tipos de chapado mostrados en la Tabla 2 para preparar de este modo muestras de chapa de acero chapada del Ejemplo 2. En la Tabla 2, el tipo de chapado "a" significa "chapa de acero galvanizado-recocido por inmersión en caliente (GA)", el tipo de chapado "b" significa "chapa de acero chapada galvanizada por inmersión en caliente (GI) al 0,2 % de Al ", y el tipo de chapado "c" significa "chapa de acero chapada galvanizada por inmersión en caliente (0,3 a 1,5) % de Al (contenido de Al descrito en la Tabla 2)". En la etapa de galvanización por inmersión en caliente, las muestras cortadas se sumergieron en un baño de galvanización por inmersión en caliente a 440 °C durante 3 segundos. Después de la inmersión, se extrajeron a 100 mm/s. Gas limpiador N<2>se usó para controlar la cantidad de deposición de chapado a 50 g/m<2>. Para el tipo de chapado "a", la aleación se llevó a cabo después de eso a 500 °C.
[0262] Las muestras de chapa de acero chapada obtenidas para el Ejemplo 2 se evaluaron mediante un método de evaluación similar al Ejemplo 1, excepto por la resistencia a la fragilidad por hidrógeno, para los respectivos puntos de evaluación, es decir, las densidades numéricas de los óxidos granulares finos y los óxidos granulares gruesos, la Relación A de los óxidos de límite de grano, la capa de superficie agotada y la capacidad de chapado. Se confirmó que se obtuvieron resultados similares al Ejemplo 1. La resistencia a la tracción disminuyó en cierta medida dependiendo del tratamiento de chapado, pero de la misma manera que en el Ejemplo 1, en el N.º 1, la resistencia a la tracción fue menor de 440 MPa, mientras que en los otros, fue de 440 Mpa o más. Con respecto a la resistencia a LME, la resistencia a LME mejoró cuando el contenido de Al en el tipo de chapado “c” fue del 0,3 al 1,5 % en masa. Los resultados se muestran en la Tabla 2.
[0263] Evaluación de la resistencia a la fragilidad por hidrógeno de la chapa de acero chapada
[0264] Cada muestra de chapa de acero chapada de 50 mmx100 mm se trató para formar fosfato de cinc usando un recubrimiento de conversión basado en fosfato de cinc (serie Surfdine SD5350: fabricado por Nippon Paint Industrial Coating), después se formó con un recubrimiento de electrodeposición (PN110 Powernix Grey: fabricado por Nippon Paint Industrial Coating) a 20 μm y se horneó a una temperatura de cocción de 150 °C durante 20 minutos para formar un recubrimiento sobre la muestra de chapa de acero chapada. A continuación, la muestra se cortó en 30x100 mm para exponer las caras de extremo de hierro. Después de eso, se aplicó tensión usando una plantilla de doblado de modo que la tensión de la parte doblada fuera de 800 MPa. En ese estado, esto se usó para una prueba de corrosión cíclica según JASO(M609-91). Se usaron los siguientes criterios para evaluar la resistencia a la fragilidad por hidrógeno. Los resultados se muestran en la Tabla 2. Evaluación AA: sin agrietamiento hasta 180 ciclos
[0265] Evaluación A: agrietamiento en 90 a menos de 180 ciclos
[0266] Evaluación B: agrietamiento en menos de 90 ciclos
[0267] Tabla 2
[0269]
[0270]
[0271]
[0273] Tabla 2-2
[0274]
[0275]
[0276]
[0277]
[0279] Tabla 2-3
[0280]
[0281]
[0284] En los presentes ejemplos, un caso donde la resistencia a la tracción fue de 440 MPa o más, la capacidad de chapado se evaluó como A, la resistencia a la fragilidad por hidrógeno se evaluó como AA o A, y la resistencia LME se evaluó como AAA, AA o A se evaluó como una chapa de acero de alta resistencia o una chapa de acero chapada que tiene una alta capacidad de chapado, resistencia a la fragilidad por hidrógeno y resistencia LME. A lo largo de los Ejemplos 1 y 2, en las muestras n.º 2 a 8 y 23 a 36, las composiciones químicas, densidades numéricas de los óxidos granulares finos y óxidos granulares gruesos, Relaciones A de los óxidos de límite de grano y capas de superficie agotadas de las chapas de acero cumplieron con los rangos de la presente invención, por lo que estas tenían alta capacidad de chapado, resistencia a LME y resistencia a la fragilidad por hidrógeno. En la muestra n.º 1, no se obtuvo la cantidad de C insuficiente y una resistencia suficiente. No solo eso, sino también los óxidos granulares finos, óxidos granulares gruesos, óxidos de límite de grano y capa de superficie agotada deseados no se obtuvieron, por lo que no se obtuvieron una alta capacidad de chapado, resistencia a la fragilidad por hidrógeno y resistencia a LME. En la muestra n.º 9, el punto de rocío en el momento del recocido fue bajo, no se formó suficientemente una capa de oxidación interna, se formó una capa de oxidación externa y no se obtuvieron una alta capacidad de chapado, resistencia a la fragilidad por hidrógeno y resistencia a LME. En la muestra n.º 10, el punto de rocío en el momento del recocido fue alto, los óxidos granulares se volvieron más gruesos, no se obtuvieron los óxidos granulares y los óxidos de límite de grano deseados, y no se obtuvieron una alta capacidad de chapado, resistencia a la fragilidad por hidrógeno y resistencia a LME. En la muestra n.º 11, la temperatura de mantenimiento en el momento del recocido fue alta, los óxidos granulares se volvieron más gruesos, no se obtuvieron los óxidos granulares y los óxidos de límite de grano deseados, y no se obtuvieron una alta resistencia a la fragilidad por hidrógeno y resistencia a LME. En la muestra n.º 12, la temperatura de mantenimiento en el momento del recocido fue baja, la capa de óxido granular no se formó suficientemente y no se obtuvo una alta resistencia a la fragilidad por hidrógeno. En la muestra n.º 13, el tiempo de mantenimiento en el momento del recocido fue corto, la capa de óxido granular no se formó suficientemente y no se obtuvo una alta resistencia a la fragilidad por hidrógeno. En la muestra n.º 14, el tiempo de mantenimiento en el momento del recocido fue largo, no se formó suficientemente una capa de oxidación interna, se formó una capa de oxidación externa y no se obtuvieron una alta capacidad de chapado, resistencia a la fragilidad por hidrógeno y resistencia a LME. En las muestras n.º 15 y 17, respectivamente, la cantidad de Si y la cantidad de Mn fueron excesivas y, en cada una, no se formó la capa de oxidación interna deseada, se formó una capa de oxidación externa, y no se obtuvieron una alta capacidad de chapado, resistencia a la fragilidad por hidrógeno y resistencia a LME. En las muestras n.º 16 y 18, respectivamente, la cantidad de Si y la cantidad de Mn fueron insuficientes y, en cada una, no se formó suficientemente una capa de oxidación interna, se formó una capa de oxidación externa, y no se obtuvieron una alta capacidad de chapado, resistencia a la fragilidad por hidrógeno y resistencia a LME. En la muestra n.º 19, la cantidad de Al era excesiva, no se formó suficientemente una capa de oxidación interna, se formó una capa de oxidación externa, y no se obtuvieron una alta capacidad de chapado, resistencia a la fragilidad por hidrógeno y resistencia a LME. En la muestra n.º 20, la cantidad de Al fue insuficiente, no se formaron suficientemente una capa de superficie agotada y una capa de oxidación interna, y no se obtuvieron una alta resistencia a la fragilidad por hidrógeno y resistencia a LME. En la muestra n.º 21, la humectación se llevó a cabo solo en el momento de elevación de temperatura durante el recocido, el tiempo de humectación se volvió corto, los óxidos granulares gruesos y la capa de óxido de límite de grano no se formaron suficientemente, y no se obtuvieron una alta resistencia a la fragilidad por hidrógeno y resistencia a LME. En la muestra n.º 22, la profundidad de la capa de oxidación interna antes del recocido fue grande, no se formó suficientemente una capa de oxidación interna después del recocido, se formó una capa de oxidación externa, y no se obtuvieron una alta capacidad de chapado, resistencia a la fragilidad por hidrógeno y resistencia a LME. En la muestra n.º 37, no se aplicó tensión a la chapa de acero en el momento del recocido, por lo que no se formó suficientemente una capa de oxidación interna, y no se obtuvieron una alta resistencia a la fragilidad por hidrógeno y resistencia a LME. En la muestra n.º 38, no se llevó a cabo rectificado con cepillo antes del recocido, por lo que no se formó suficientemente una capa de oxidación interna, y no se obtuvieron una alta resistencia a la fragilidad por hidrógeno y resistencia a LME. En la muestra n.º 39, la temperatura de inicio de humectación fue de 600 °C o más, por lo que no se formó suficientemente una capa de oxidación interna, se formó una capa de oxidación externa, y no se obtuvieron una alta capacidad de chapado, resistencia a la fragilidad por hidrógeno y resistencia a LME.
[0285] En los ejemplos de la invención, los óxidos granulares finos y los óxidos granulares gruesos y las capas de óxido de límite de grano se confirmaron en las densidades numéricas o relaciones predeterminadas y se confirmó que las capas de superficie agotadas predeterminadas se obtuvieron por EDS. Por esta razón, se obtuvieron alta capacidad de chapado, resistencia a la fragilidad por hidrógeno y resistencia a LME. Por otro lado, en los ejemplos comparativos, las capas de oxidación internas y/o las capas de superficie agotadas no se formaron adecuadamente en las proximidades de las superficies de la chapa de acero. Por esta razón, se confirmó que presentan al menos una de una baja capacidad de chapado, penetración de una gran cantidad de hidrógeno o resistencia a LME inferior.
[0286] Aplicabilidad industrial
[0287] Según la presente invención, se pueden proveer una chapa de acero de alta resistencia y una chapa de acero chapada que tienen una alta capacidad de chapado, resistencia a LME y resistencia a la fragilidad por hidrógeno. La chapa de acero y el acero chapado se pueden usar adecuadamente para electrodomésticos, materiales de construcción y otras aplicaciones, en particular para automóviles. Como chapa de acero para uso en automóviles y chapa de acero chapada para uso en automóviles, se pueden esperar una mayor seguridad contra colisiones y una vida útil más larga. Por lo tanto, se puede decir que la presente invención tiene un valor extremadamente alto en la industria.
[0288] Notaciones de referencia
[0289] 1. chapa de acero
[0290] 2. capa de oxidación externa
[0291] 3. acero base
[0292] 11. chapa de acero
[0293] 12. óxidos granulares finos
[0294] 13. óxidos de límite de grano
[0295] 14. acero base
[0296] 15. óxidos granulares gruesos

Claims (4)

1. REIVINDICACIONES
1. Chapa de acero que tiene una composición química que comprende, en % en masa,
C: 0,05 al 0,40 %,
Si: 0,2 al 3,0 %,
Mn: 0,1 al 5,0 %,
sol. Al: 0,4 al 1,50 %,
P: 0,0300 % o menos,
S: 0,0300 % o menos,
N: 0,0100 % o menos,
B: 0 al 0,010 %,
Ti: 0 al 0,150 %,
Nb: 0 al 0,150 %,
V: 0 al 0,150 %,
Cr: 0 al 2,00 %,
Ni: 0 al 2,00 %,
Cu: 0 al 2,00 %,
Mo: 0 al 1,00 %,
W: 0 al 1,00 %,
Ca: 0 al 0,100 %,
Mg: 0 al 0,100 %,
Zr: 0 al 0,100 %,
Hf: 0 al 0,100 %, y
REM: 0 al 0,100 % y
teniendo un resto de Fe e impurezas, en cuya chapa de acero,
una capa de oxidación interna que incluye óxidos granulares finos, óxidos granulares gruesos y óxidos de límite de grano está presente en una capa superficial de la chapa de acero, y,
al examinar una sección transversal de una capa superficial de la chapa de acero,
una densidad numérica de óxidos granulares finos en la capa de oxidación interna es de 4,0/μm<2>o más, una densidad numérica de óxidos granulares gruesos en la capa de oxidación interna es de 4,0/25 μm<2>o más, y
una Relación A de la longitud de los óxidos de límite de grano proyectados sobre la superficie de la chapa de acero con respecto a la longitud de la superficie de la chapa de acero es del 50 % o más y del 100 % o menos, y
una capa de superficie agotada que tiene una composición de acero, que no incluye los óxidos granulares finos, óxidos granulares gruesos y óxidos de límite de grano, que satisface, en % en masa, Si ≤ 0,6 % y Al ≥ 0,05 % a una profundidad de 1/2 de la profundidad promedio de la capa de oxidación interna; en donde los óxidos granulares están presentes lejos unos de otros mutuamente en la matriz de acero y tienen una relación de
aspecto de 1,0 a 5,0, el tamaño de grano de los óxidos granulares finos es de 20 nm o más y de 100 nm o menos, y el tamaño de grano de los óxidos granulares gruesos es de 150 nm o más y de 600 nm o menos; en donde la densidad numérica, el tamaño de grano, la Relación A y la composición se determinan como se describe en la descripción.
2. La chapa de acero según la reivindicación 1, en donde la densidad numérica de óxidos granulares finos es de 4,0 a 30/μm<2>.
3. Una chapa de acero chapada que comprende la chapa de acero según la reivindicación 1 o 2 sobre la que hay una capa de chapado que incluye Zn.
4. La chapa de acero chapada según la reivindicación 3 que es una chapa de acero chapada con Zn, en donde el Al contenido en la capa de chapado es del 0,3 al 1,5 % en masa.
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