ES3054743T3 - Alloyed hot dip galvannealed steel sheet - Google Patents

Alloyed hot dip galvannealed steel sheet

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ES3054743T3
ES3054743T3 ES22795325T ES22795325T ES3054743T3 ES 3054743 T3 ES3054743 T3 ES 3054743T3 ES 22795325 T ES22795325 T ES 22795325T ES 22795325 T ES22795325 T ES 22795325T ES 3054743 T3 ES3054743 T3 ES 3054743T3
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ES
Spain
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steel sheet
oxides
layer
hot
steel
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ES22795325T
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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 chapado de alta resistencia con alta resistencia a la fragilización por hidrógeno. Se proporciona una lámina de acero aleado, galvanizada por inmersión en caliente, que incluye: 0,05-0,40 % de C, 0,2-3,0 % de Si, 0,1-5,0 % de Mn y 0,4-1,50 % de Al sol. y, en al menos una superficie de la chapa de acero, una capa de galvanización por inmersión en caliente aleada que incluye 5,0-15,0 % Fe y 0,01-1,0 % Al unida en una cantidad de 10-100 g/m2, en donde la chapa de acero galvanizada por inmersión en caliente aleada tiene una capa de oxidación interna que incluye un óxido de límite de grano en una capa superficial de la chapa de acero, y cuando se observa una sección transversal de la capa superficial de la chapa de acero, la relación A de la longitud del óxido de límite de grano proyectado en la interfaz entre la chapa de acero y la capa de galvanización por inmersión en caliente aleada a la longitud de dicha interfaz es 50-100 %, y la composición de acero que no incluye óxidos incluye una capa de agotamiento de la capa superficial que satisface, en términos de % en masa, las expresiones Si <= 0,6 % y Al >= 0,05 % a una profundidad que es 1/2 de la profundidad promedio de la capa de oxidación interna calculada a partir de una imagen SEM de sección transversal de la chapa de acero. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Chapa de acero galvanizado recocido por inmersión en caliente aleada
[0003] CAMPO
[0004] La presente invención se refiere a una chapa de acero galvanizado recocido por inmersión en caliente aleada. Más específicamente, la presente invención se refiere a una chapa de acero galvanizado recocido por inmersión en caliente aleada de alta resistencia que tiene alta resistencia a LME y resistencia a la fragilización 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 el consumo 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 las proximidades de la superficie de la chapa de acero. Las formas que adopta dicha capa incluyen una forma en la que 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 que 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 PATENTE]
[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 los que 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 fragilización por hidrógeno" (agrietamiento retardado) y con frecuencia se convierte en un problema durante el trabajo del acero. Por consiguiente, para evitar el agrietamiento por fragilización 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 el que 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 con una función de capa de oxidación interna como un sitio de trampa de hidrógeno, es posible evitar la penetración de hidrógeno y suprimir la fragilización 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 fragilización 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 galvanizado recocido por inmersión en caliente aleada de alta resistencia que tenga alta resistencia a LME y resistencia a la fragilización 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 es posible obtener una alta resistencia a la fragilización por hidrógeno formando, como la forma de óxidos contenidos en la capa de oxidación interna, óxidos de límite de grano presentes dentro de los límites de grano de cristal de la estructura metalográfica en una gran cantidad para hacer que los óxidos de límite de grano funcionen como rutas de escape para el hidrógeno que penetra en el acero y además que se puede lograr una alta resistencia a LME formando 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 superficial agotada").
[0023] 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.
[0024] [EFECTOS VENTAJOSOS DE LA INVENCIÓN]
[0025] Según la presente invención, formando los óxidos de límite de grano en la capa superficial de la chapa de acero 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 fragilización por hidrógeno puede mejorarse en gran medida. Además, según la presente invención, formando 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 superficial agotada"), el Al funciona como sitios de trampa para el Zn que penetra en el acero durante la estampación o soldadura en caliente y puede suprimir en gran medida la cantidad de Zn que penetra en el acero y mejorar adicionalmente la resistencia a LME. Por consiguiente, a través de la presente invención, es posible lograr una alta resistencia a LME y resistencia a la fragilización por hidrógeno en una chapa de acero galvanizado recocido por inmersión en caliente aleada de alta resistencia.
[0026] BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
[0027] La FIGURA 1 es una vista esquemática de una sección transversal de una chapa de acero que tiene una capa de oxidación externa.
[0028] La FIGURA 2 es una vista esquemática de una sección transversal de la chapa de acero según la presente realización.
[0029] La FIGURA 3 es una vista esquemática para explicar la medición de la Relación A en la presente realización.
[0030] La FIGURA 4 es una vista esquemática ilustrativa de una chapa de acero galvanizado recocido por inmersión en caliente aleada según la presente realización.
[0031] DESCRIPCIÓN DE LAS REALIZACIONES
[0032] <Chapa de acero>
[0033] La chapa de acero galvanizado recocido por inmersión en caliente aleada según la presente invención tiene
[0034] Una chapa de acero que tiene una composición química que comprende, en % en masa,
[0035] C: 0,05 a 0,40 %,
[0036] Si: 0,2 a 3,0 %,
[0037] Mn: 0,1 a 5,0 %,
[0038] sol. Al: 0,4 a 1,50 %,
[0039] P: 0,0300 % o menos,
[0040] S: 0,0300 % o menos,
[0041] N: 0,0100 % o menos,
[0042] B: 0 a 0,010 %,
[0043] Ti: 0 a 0,150 %,
[0044] Nb: 0 a 0,150 %,
[0045] V: 0 a 0,150 %,
[0046] Cr: 0 a 2,00 %,
[0047] Ni: 0 a 2,00 %,
[0048] Cu: 0 a 2,00 %,
[0049] Mo: 0 a 1,00 %,
[0050] W: 0 a 1,00 %,
[0051] Ca: 0 a 0,100 %,
[0052] Mg: 0 a 0,100 %,
[0053] Zr: 0 a 0,100 %,
[0054] Hf: 0 a 0,100 %, y
[0055] REM: 0 a 0,100 % y
[0056] teniendo un resto de Fe e impurezas y
[0057] una capa galvanizada recocida por inmersión en caliente aleada que está depositada sobre al menos una superficie de la chapa de acero de 10 a 100 g/m<2>y que presenta una composición química constituida, en % en masa, por,
[0058] Fe: 5,0 a 15,0 % y
[0059] Al: 0,01 a 1,0 % y que tiene un resto de Zn e impurezas,
[0060] en cuya chapa de acero galvanizado recocido por inmersión en caliente aleada,
[0061] una capa de oxidación interna que incluye óxidos de límite de grano está presente en una capa superficial de la chapa de acero, y,
[0062] cuando se examina una sección transversal de una capa superficial de la chapa de acero, una Relación A de la longitud de los óxidos de límite de grano proyectaron una interfaz de la chapa de acero y la capa galvanizada recocida por inmersión en caliente aleada a la longitud de la interfaz es del 50 % o más y del 100 % o menos, y
[0063] una capa superficial agotada con una composición de acero que no incluye los óxidos de los límite de grano que satisface, en % en masa, Si ≤ 0,6 % y Al ≥ 0,05 % se incluye a una profundidad de 1/2 de la profundidad promedio de la capa de oxidación interna.
[0065] La chapa de acero galvanizado recocido por inmersión en caliente aleada se puede obtener galvanizando por inmersión en caliente una chapa de acero, aleándola después. En primer lugar, se explicará la chapa de acero a veces usada para chapa de acero galvanizado recocido por inmersión en caliente aleada, en particular chapa de acero de alta resistencia. En la producción de chapa de acero, en particular chapa de acero de alta resistencia, se lamina (típicamente, se lamina en caliente y se lamina en frío) una plancha de acero ajustada a una composición química predeterminada, luego se recuece generalmente 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 FIGURA 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 2 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.
[0067] Por el contrario, como se ilustra en la FIGURA 2, la chapa 11 de acero contenida en la chapa de acero galvanizado recocido por inmersión en caliente aleada según la presente invención preferiblemente 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 FIGURA 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 realización en la que se forman óxidos 12, óxidos 15 granulares gruesos y óxidos 13 de límite de grano dentro del acero 14 base puede lograr una interdifusión suficiente entre los constituyentes de chapado y los constituyentes de acero y puede obtener una alta capacidad de chapado en comparación con la chapa 1 de acero que tiene una capa 2 de oxidación externa como en la FIGURA 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 que hay pocas partes no chapadas (partes en las que 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 intervalo en el que puede lograrse una capacidad de chapado.
[0069] 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 fragilización de los límites de grano y desencadenando agrietamiento por fragilización 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 fragilización por hidrógeno. Tal agrietamiento puede convertirse en un problema cuando se trabaja la chapa de acero. Por consiguiente, para evitar el agrietamiento por fragilización 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 intervalos predeterminados estén presentes como óxidos, los óxidos granulares finos funcionan 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 permiten una reducción adicional de 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 intervalos predeterminados estén presentes como óxidos, los óxidos granulares gruesos funcionan 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 permiten una reducción adicional de 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 funcionan como rutas de escape para el hidrógeno penetrado y, por lo tanto, no solo suprimen la penetración por el hidrógeno, pero también promueven la descarga de hidrógeno penetrado al exterior del sistema y, por lo tanto, permiten una reducción de 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 fragilización por hidrógeno" significa un estado en el que la cantidad de hidrógeno acumulado en la chapa de acero o chapa de acero chapada se reduce lo suficiente para que el agrietamiento por fragilización por hidrógeno pueda suprimirse suficientemente.
[0071] 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 FIGURA 2, era eficaz hacer que los óxidos 12 granulares finos dispersos 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 dispersos como granos en la capa superficial del acero 14 base estén presentes separados entre sí en grandes cantidades. Aunque no está ligado 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 de 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 de hidrógeno se mejora aún más. Por lo tanto, los inventores descubrieron que es importante, desde el punto de vista de lograr una alta resistencia a la fragilización 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. Descubrieron que si se forma una capa galvanizada por inmersión en caliente en la superficie del acero base y se alea, al menos parte de los óxidos granulares finos y óxidos granulares gruesos presentes en la capa superficial del acero base permanece en la capa galvanizada recocida por inmersión en caliente aleada y puede funcionar como sitios de trampa para el hidrógeno. Es preciso 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 fragilización por hidrógeno no será particularmente un problema. Además, la capa galvanizada recocida por inmersión en caliente aleada también está constituida por una estructura metalográfica más blanda que el interior de la chapa de acero (por ejemplo, en una posición 1/8 o una posición 1/4 del espesor), por lo que incluso si hay hidrógeno en la capa superficial de la chapa de acero, el agrietamiento por fragilización por hidrógeno no será particularmente un problema.
[0073] 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 FIGURA 2, descubrieron que era eficaz hacer que los óxidos 13 de límite de grano presentes en los límites de grano de cristal estuvieran presentes en grandes cantidades en la capa superficial del acero 14 base. Descubrieron que al estar presentes los óxidos 13 de límite de grano 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 del interior de la chapa de acero al exterior del sistema y la cantidad de hidrógeno acumulado 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 fragilización por hidrógeno. Descubrieron que incluso si se forma una capa galvanizada por inmersión en caliente en la superficie del acero base y se alea, al menos parte de los óxidos de límite de grano presentes en la capa superficial del acero base permanece en el acero base por debajo de la capa galvanizada recocida por inmersión en caliente aleada y puede funcionar como una ruta de escape para el hidrógeno.
[0075] 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 provisto en 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 por 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 fragilización 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 grano cristalino 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. Descubrieron que si se forma una capa galvanizada por inmersión en caliente en la superficie del acero base y se alea, al menos parte de los óxidos granulares finos y óxidos granulares gruesos presentes en la capa superficial del acero base permanece en la capa galvanizada recocida por inmersión en caliente aleada y puede funcionar como sitios de trampa para el Zn que intenta penetrar en el acero durante el trabajo a alta temperatura.
[0077] 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 en la que 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, una presente en la capa superficial de la chapa de acero también se denomina "capa superficial agotada ". 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 intervalo 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 del 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 funcionará como sitios de trampa para el Zn que intenta penetrar en el acero durante el trabajo a alta temperatura 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, el Zn que intenta penetrar en el acero durante, por ejemplo, el estampado en caliente, es atrapado por el Al en la composición del acero, la penetración de Zn en los límites de grano cristalino 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. Descubrieron que incluso si se forma una capa galvanizada por inmersión en caliente en la superficie del acero base y se alea, al menos parte de la región agotada con una composición baja de Si y alta de Al del acero permanece en el acero base por debajo de la capa galvanizada recocida por inmersión en caliente aleada. Debido a que el Al está presente en la región agotada en una concentración alta, el Al funciona como sitios de trampa para el Zn que intenta penetrar en el acero durante el trabajo a alta temperatura y que debido a que el Si está presente en la región agotada en una concentración baja, la LME puede suprimirse.
[0078] Una región agotada en la que 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 que 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 en la superficie del acero 3 base en la FIGURA 1. Por consiguiente, cuando se forma una capa de chapado sobre la superficie de la chapa de acero, la chapa de acero galvanizado recocido por inmersión en caliente aleada según la presente invención en la que se forma una región agotada, en más detalle, una capa superficial agotada, dentro del acero base, puede lograr una interdifusión suficiente entre los constituyentes de chapado y los constituyentes de 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 FIGURA 1.
[0079] A continuación, se explicará en detalle la chapa de acero según la presente realización. 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.
[0080] [Composición química de la chapa de acero]
[0081] A continuación se explicará la composición química de la chapa de acero según la presente realización. El "%" con respecto al contenido de los elementos, a menos que se indique lo contrario, significará "% en masa". En los intervalos numéricos en la composición química, un intervalo numérico expresado usando "a", a menos que se indique lo contrario, significará un intervalo que tiene los valores numéricos antes y después de "a" como el valor límite inferior y el valor límite superior.
[0082] (C: 0,05 a 0,40 %)
[0083] 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 superficial agotada debido al contenido insuficiente de C. 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.
[0084] (Si: 0,2 a 3,0 %)
[0085] 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, los óxidos deseados, particularmente óxidos granulares finos, óxidos granulares gruesos y óxidos de límite de grano, y/o la capa superficial agotada son susceptibles de no formarse 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.
[0086] (Mn: 0,1 a 5,0 %)
[0087] 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, los óxidos deseados, particularmente óxidos granulares finos, óxidos granulares gruesos y óxidos de límite de grano, y/o la capa superficial agotada son susceptibles de no formarse 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.
[0088] (sol. Al: 0,4 a 1,50 %)
[0089] 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, los óxidos deseados, particularmente óxidos granulares finos, óxidos granulares gruesos y óxidos de límite de grano, y/o la capa superficial agotada son susceptibles de no formarse 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 superficial 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 del denominado Al soluble en ácido (sol. Al).
[0090] (P: 0,0300 % o menos)
[0091] 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.
[0092] (S: 0,0300 % o menos)
[0093] 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.
[0094] (N: 0,0100 % o menos)
[0095] 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.
[0096] (B: 0 a 0,010 %)
[0097] 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.
[0098] (Ti: 0 a 0,150 %)
[0099] 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 %)
[0100] 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.
[0101] (V: 0 a 0,150 %)
[0102] 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.
[0103] (Cr: 0 a 2,00 %)
[0104] 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.
[0105] (Ni: 0 a 2,00 %)
[0106] 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 provocará un aumento de 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.
[0107] (Cu: 0 a 2,00 %)
[0108] 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.
[0109] (Mo: 0 a 1,00 %)
[0110] 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 a 1,00 %)
[0111] El W (tungsteno) 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 a 0,100 %)
[0112] 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.
[0113] (Mg: 0 a 0,100 %)
[0114] 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.
[0115] (Zr: 0 a 0,100 %)
[0116] 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 a 0,100 %)
[0117] 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.
[0118] (REM: 0 a 0,100 %)
[0119] 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 e indica elementos que pertenecen a la serie de lantánidos. Normalmente se añade un REM como metal de Misch. En la chapa de acero según la presente realización, 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 intervalo que no tiene un efecto perjudicial sobre las propiedades de la chapa de acero según la presente realización.
[0120] En la presente realización, 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 con 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 fusión de gas inerte-conductividad térmica. Estos análisis pueden llevarse a cabo en muestras tomadas de la chapa de acero mediante un método basado en JIS G0417: 1999.
[0121] [Capa superficial]
[0122] En la presente realización, 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.
[0124] Como se ilustra en la FIGURA 2, preferiblemente la chapa 11 de acero según la presente realización 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, estando 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 que hay una capa 2 de oxidación externa en la superficie del acero 3 base mostrado en la FIGURA 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 realización 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.
[0126] Además, aunque no se ilustra en la FIGURA 2, la chapa 11 de acero según la presente realización incluye, además de los óxidos 12 granulares finos, óxidos 15 granulares gruesos y óxidos 13 de límite de grano, una capa superficial agotada en la capa superficial de la chapa 11 de acero. Esta capa superficial agotada es una región en la que 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 ser doble como una región en la que se distribuyen los óxidos 12 granulares finos, óxidos 15 granulares gruesos y óxidos 13 de límite de grano. Es decir, la capa superficial 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 superficial agotada también tienen una alta capacidad de chapado.
[0128] [Óxidos granulares finos y óxidos granulares gruesos]
[0130] En la presente realización, "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). "Disperso como granos" significa que los granos de óxidos no se colocan según una regla especifica (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 FIGURA 2, se muestran, como ejemplo, óxidos 12 granulares finos y óxidos 15 granulares gruesos que parecen ser sustancialmente circulares. En la FIGURA 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 difusión más lenta del oxígeno. Sin embargo, a veces se forman óxidos 15 granulares gruesos en las proximidades de la superficie del acero 14 base.
[0131] (Tamaño de grano)
[0133] En la presente realización, preferiblemente el tamaño de grano de los óxidos granulares es de 20 nm o más y de 600 nm o menos. En este intervalo, 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 en el que 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 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 los óxidos son susceptibles de no funcionar suficientemente como sitios de trampa para el hidrógeno y/o sitios de trampa para el Zn.
[0135] (Densidad numérica de óxidos granulares finos)
[0137] En la presente realización, preferiblemente la densidad numérica de óxidos granulares finos es de 4,0/μm<2>o más. Al controlar la densidad numérica en dicho intervalo, 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 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 en la chapa de acero en el momento de estampación o soldadura en caliente. Por otro lado, si la densidad numérica es menor que 4,0/μm<2>, la densidad numérica como sitios de trampa para el hidrógeno y/o sitios de trampa para el Zn no es suficiente, los óxidos granulares finos no funcionan suficientemente como sitios de trampa para el hidrógeno y/o sitios de trampa para el Zn, y es probable que no se obtenga una buena resistencia a la fragilización 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, incluso 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 el hidrógeno y/o sitios de trampa para el Zn, pero los óxidos granulares a veces se convierten en puntos de partida del agrietamiento por LME. Si es mayor que 100/μm<2>, la resistencia a LME y las propiedades de fatiga son susceptibles de 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.
[0139] 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 selecciona 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 a 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 de 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 de 100 nm o menos en el intervalo 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.
[0141] (Densidad numérica de óxidos granulares gruesos)
[0143] Además, preferiblemente la densidad numérica de óxidos granulares gruesos es 4,0/25 μm<2>o más. Al controlar la densidad numérica en dicho intervalo, 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 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 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 que 4,0/25 μm<2>, la densidad numérica como sitios de trampa para el hidrógeno y/o sitios de trampa para el Zn no es suficiente, los óxidos granulares gruesos no funcionan suficientemente como sitios de trampa para el hidrógeno y/o sitios de trampa para el Zn, y es probable que no se obtenga una buena resistencia a la fragilización 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 8,0/25 μm<2>o más, más preferiblemente 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 el hidrógeno y/o sitios de trampa para el Zn, pero los óxidos granulares gruesos a veces se convierten en puntos de partida del agrietamiento por LME. Si es mayor que 50/25 μm<2>, la resistencia a LME y las propiedades de fatiga son susceptibles de disminuir, por lo que la densidad numérica de óxidos granulares gruesos puede ser 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.
[0144] 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 selecciona un total de 10 regiones de 5,0 μm (dirección de profundidad)x5,0 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 a 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 de 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 de 600 nm o menos en el intervalo 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.
[0146] [Óxidos de límite de grano]
[0148] En la presente realización, "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 FIGURA 2 y la FIGURA 3, como ejemplos, se muestran óxidos 13 de límite de grano que aparecen como formas de línea. Además, en la FIGURA 2 y la FIGURA 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.
[0149] (Relación A)
[0151] En la presente realización, la "Relación A", como se muestra en la FIGURA 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 realización, la Relación A es del 50 % o más y del 100 % o menos. Al controlar la Relación A en dicho intervalo, 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 que 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 fragilización 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 %.
[0153] La Relación A, como se muestra en la FIGURA 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 de SEM). La longitud L<0>es 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 de la imagen de SEM, el óxido 13 de límite de grano identificado se proyecta sobre la superficie de la chapa 11 de acero (en el caso de una chapa de acero chapada, sobre 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 realización = 100xL/L<0>. Es preciso observar que la FIGURA 3 es una vista que elimina los óxidos 12 granulares finos y los óxidos 15 granulares gruesos para la explicación.
[0154] [Profundidad D]
[0156] En la presente realización, la "profundidad D", como se muestra en la FIGURA 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 que 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 realización, 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 de SEM medida para la Relación A anterior (longitud L<0>de superficie).
[0158] La chapa 17 de acero galvanizado y recocido por inmersión en caliente aleada según la presente realización se obtiene típicamente galvanizando por inmersión en caliente la chapa 11 de acero descrita anteriormente según la presente realización, después aleándola. Esto se muestra, de manera ilustrativa, mediante la vista esquemática de la FIGURA 4. Como se muestra, al menos parte de los óxidos de límite de grano contenidos en la chapa 11 de acero según la presente realización permanece en el acero 14 base debajo de la capa 16 galvanizada recocida por inmersión en caliente aleada incluso después de formar una capa galvanizada por inmersión en caliente sobre la superficie de la chapa de acero y alearla. Los óxidos 13 de límite de grano que permanecen en el material 14 de base por debajo de la capa 16 galvanizada recocida por inmersión en caliente aleada se derivan de los óxidos 13 de límite de grano contenidos en la chapa de acero según la presente realización. Cuando se examina una sección transversal de la chapa 17 de acero galvanizado recocido por inmersión en caliente aleada, la Relación A de la longitud de los óxidos 13 de límite de grano proyectados sobre la interfaz entre el acero 14 base y la capa 16 galvanizada recocida por inmersión en caliente aleada con respecto a la longitud de esa interfaz es del 50 % o más y del 100 % o menos. La "Relación A" se obtiene aquí mediante un método similar a la medición de la "Relación A" de los óxidos de límite de grano contenidos en la chapa 11 de acero según la presente realización. Al controlar la Relación A de los óxidos 13 de límite de grano que permanecen en el acero 14 base por debajo de la capa 16 galvanizada recocida por inmersión en caliente aleada en el intervalo anterior, es posible hacer que una gran cantidad de óxidos 13 de límite de grano permanezca en la capa superficial del acero 14 base. Los óxidos 13 de límite de grano funcionan bien como rutas de escape del hidrógeno que penetra en el acero. Por otro lado, si la Relación A es menor que el 50 %, no permanecerá una cantidad suficiente de óxidos 13 de límite de grano como rutas de escape del hidrógeno, la cantidad de hidrógeno acumulada en el acero no puede reducirse suficientemente, y es probable que no se obtenga una excelente resistencia a la fragilización por hidrógeno. 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, lo más preferiblemente del 100 %.
[0160] (Profundidad de la capa de oxidación interna)
[0162] En la chapa de acero según la presente realización, 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 las que 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 FIGURA 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 que cualquiera de los óxidos 12 granulares finos, óxidos 15 granulares gruesos y óxidos 13 de límite de grano están presentes en el caso de proceder de 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 hace que sea la "profundidad promedio de la capa de oxidación interna" (a veces denominada "R"). En la FIGURA 2, como ejemplo, se muestra el caso en el que 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 de trampa para el hidrógeno que penetra dentro en el momento del recubrimiento por electrodeposición, 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 está 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 realización, 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 es preferiblemente de 8 μm o más, más preferiblemente de 10 μm o más, aún más preferiblemente de 15 μm o más, e incluso 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.
[0164] La profundidad R, como se muestra en la FIGURA 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 posiciones que se seleccionan aleatoriamente. Se mide la longitud L<0>(es decir, el ancho de la imagen de SEM) de la superficie de la imagen de 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 desde la superficie de la chapa de acero. A continuación, a partir de la imagen de 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 presente en la posición más alejada de la superficie de la chapa de acero. La distancia de la superficie de la chapa 11 de acero a 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").
[0166] [Composición química de óxidos]
[0168] En la presente realización, 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.
[0169] [Capa superficial agotada]
[0171] En la presente realización, 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 en la que 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 superficial 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 intervalo deseado, esto contribuye también a la mejora de la resistencia a LME. Por esta razón, 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 del Zn, ese Al funciona como sitio de trampa para 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 será que ocurra el agrietamiento por LME, por lo que la LME puede suprimirse haciendo que el Si sea lo más bajo posible. Debido a esto, en el momento de la estampación o soldadura en caliente, el Zn que intenta penetrar en el acero es atrapado por el Al en la composición del acero, la penetración de Zn en los límites de los granos cristalinos se suprime adecuadamente y, además, el Si que provoca fácilmente LME es de baja concentración, por lo que la LME se vuelve difícil de producir y la resistencia a LME se puede mejorar.
[0173] En la presente realización, en la capa superficial 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 por 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 funciona como sitios de captura para el Zn que intenta penetrar el acero durante el trabajo a alta temperatura. Si Al es inferior al 0,05 %, es probable que no pueda funcionar como sitios de trampa para Zn. Por lo tanto, Al ≥ 0,05 %. Cuanto mayor es el Al, mayor es la función como sitios de trampa, por lo que más preferible, pero si la concentración de Al es demasiado alta, el efecto se satura, por lo que el límite superior del Al puede ser del 1,2 % o menos o del 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 dispersa, EDS, por sus siglas en inglés).
[0175] La capa superficial agotada puede duplicarse como una región en la que los óxidos granulares finos, los óxidos granulares gruesos y los óxidos de límite de grano están dispersos y están presentes en la capa superficial de la chapa de acero. Es decir, está formada 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 superficial agotada, puede lograr 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.
[0176] La capa 16 galvanizada recocida por inmersión en caliente aleada según la presente realización se obtiene típicamente galvanizando por inmersión en caliente la chapa 11 de acero descrita anteriormente según la presente realización, y aleándola después. Esto se muestra, de manera ilustrativa, mediante la vista esquemática de la FIGURA 4. Aunque no se muestra, al menos parte de la capa superficial agotada según la presente realización permanece en el acero 14 base por debajo de la capa 16 galvanizada recocida por inmersión en caliente aleada incluso después de formar una capa galvanizada por inmersión en caliente sobre la superficie de la chapa 14 de acero base y alearla. Al permanecer el Al en la región agotada a una concentración alta, el Al funciona como sitios de trampa para el Zn que intenta penetrar en el acero durante el trabajo a alta temperatura o el Si está presente en la región agotada a una concentración baja, por lo que la LME puede suprimirse. La capa superficial agotada que permanece en el acero 14 base por debajo de esa capa 16 galvanizada recocida por inmersión en caliente aleada se deriva de la capa superficial agotada contenida en la chapa 11 de acero según la presente realización. La composición del acero que no contiene los óxidos, en particular los 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 por 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 funciona como sitios de trampa para el Zn que intenta penetrar el acero durante el trabajo a alta temperatura. Si Al es inferior al 0,05 %, es probable que no pueda funcionar como sitios de trampa para Zn. Por lo tanto, Al ≥ 0,05 %. Cuanto mayor es el Al, mayor es la función como sitios de trampa, por lo que 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 el 1,2 % o menos o 1,0 % o menos. La profundidad promedio de la capa de oxidación interna y la concentración de elementos aquí se miden mediante métodos similares a la medición de la capa superficial agotada contenida en la chapa 11 de acero según la presente realización.
[0178] <Chapa de acero galvanizado recocido por inmersión en caliente aleada>
[0180] La chapa de acero galvanizado recocido por inmersión en caliente aleada según la presente invención tiene una capa galvanizada recocida por inmersión en caliente aleada que contiene Zn sobre la chapa de acero descrita anteriormente según la presente realización. Esta capa galvanizada recocida por inmersión en caliente aleada puede formarse en un lado de la chapa de acero o puede formarse en ambos lados.
[0182] Composición química de la capa galvanizada recocida por inmersión en caliente aleada
[0184] A continuación se explicará la composición química incluida en una capa galvanizada recocida por inmersión en caliente aleada en la presente realización. El "%" con respecto al contenido de los elementos, a menos que se indique lo contrario, significará "% en masa". En los intervalos numéricos en la composición química de la capa de chapado, un intervalo numérico expresado usando "a", a menos que se indique lo contrario, significará un intervalo que tiene los valores numéricos antes y después de "a" como el valor límite inferior y el valor límite superior.
[0186] (Al: 0,01 a 1,0 %)
[0188] El Al es un elemento que se incluye junto con Zn o está aleado con él y mejora la resistencia a la corrosión de la capa de chapado. Una cantidad predeterminada de Al está contenida en la composición de la chapa de acero según la presente realización, por lo que la capa galvanizada recocida por inmersión en caliente aleada según la presente realización contiene 0,01 % o más de Al. Según la resistencia a la corrosión deseada, el contenido de Al puede ser del 0,01 % o más, por ejemplo, puede ser del 0,1 % o más o del 0,13 % o más. Por otro lado, si se añade excesivamente Al, la reacción de aleación de Zn-Fe a veces se obstruirá y el tratamiento térmico de aleación se hará difícil, lo cual conducirá a costes aumentados, por lo que el límite superior del contenido de Al es del 1,0 %. Además, desde el punto de vista de la aleación estable, el contenido de Al puede ser del 0,2 % o menos, preferiblemente del 0,15 % o menos. La concentración de Al en el baño de chapado se puede ajustar para obtener las propiedades deseadas.
[0189] (Fe: 5,0 a 15,0 %)
[0190] El Fe puede incluirse en la capa de chapado difundiéndose desde la chapa de acero cuando se trata térmicamente una chapa de acero chapada después de formar la capa de chapado que contiene Zn sobre la chapa de acero. Por lo tanto, en la capa galvanizada recocida por inmersión en caliente aleada según la presente realización, se lleva a cabo un tratamiento térmico para la aleación. El contenido de Fe es del 5,0 % o más. Según el grado de aleación, el contenido de Fe puede ser del 6,0 % o más, del 7,0 % o más, del 8,0 % o más, del 9,0 % o más, o del 10,0 % o más. Por otro lado, desde el punto de vista de la capacidad de deslizamiento de la chapa de acero chapada, el contenido de Fe es del 15,0 % o menos y puede ser del 12,0 % o menos, del 10,0 % o menos, del 8,0 % o menos, o del 6,0 % o menos.
[0191] (Mg: 0 a 15,0 %)
[0192] El Mg es un elemento que se incluye junto con Zn y Al o se alea con los mismos y mejora la resistencia a la corrosión de la capa galvanizada por inmersión en caliente, por lo que puede incluirse según las necesidades. Por lo tanto, el contenido de Mg puede ser del 0 %. Para formar una capa galvanizada por inmersión en caliente 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 un baño de chapado de este tipo, 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. (Si: 0 a 3,0 %)
[0193] 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.
[0194] La composición química básica de la capa galvanizada por inmersión en caliente es como se explicó anteriormente. Además, la capa galvanizada por inmersión en caliente 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 galvanizada por inmersión en caliente, el contenido total de estos elementos opcionales es preferiblemente del 5,00 % o menos, más preferiblemente del 2,00 % o menos.
[0195] En la capa galvanizada por inmersión en caliente, el resto, además de los constituyentes anteriores, está compuesto de Zn e impurezas. Las "impurezas en la capa galvanizada por inmersión en caliente" significan constituyentes como, por ejemplo, la materia prima que entra debido a diversos factores en el proceso de producción cuando se produce la capa galvanizada por inmersión en caliente y no constituyentes añadidos intencionadamente a la capa galvanizada por inmersión en caliente. En la capa galvanizada por inmersión en caliente, como impurezas, los elementos además de los constituyentes básicos y los constituyentes opcionales explicados anteriormente pueden incluirse en cantidades traza en un intervalo que no impida el efecto de la presente invención.
[0196] 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, ICP, por sus siglas en inglés). La capa 16 galvanizada recocida por inmersión en caliente aleada según la presente realización mostrada ilustrativamente en la FIGURA 4 se obtiene típicamente galvanizando por inmersión en caliente la chapa 11 de acero descrita anteriormente según la presente realización, después aleándola. Por lo tanto, aunque no se muestra, en la capa 16 galvanizada recocida por inmersión en caliente aleada, al menos parte de los óxidos 12 granulares finos y los óxidos 15 granulares gruesos presentes en la capa superficial de la chapa 11 de acero permanecen y pueden funcionar como sitios de trampa para el hidrógeno. Preferiblemente, la capa 16 galvanizada recocida por inmersión en caliente aleada contiene óxidos de 0,1 a 1,5 μm de tamaño de grano en una densidad numérica de 1 a 10/(5 μms5 μm). Si el tamaño de grano de los óxidos es menor que 0,1 μm y/o si la densidad numérica es menor que 1/(5 μmx5 μm), son susceptibles de no poder funcionar suficientemente como sitios de trampa para el hidrógeno. Si el tamaño de grano de los óxidos es superior a 1,5 μm y/o si la densidad numérica es superior a 10/(5 μmx5 μm), es probable que la homogeneidad de la capa galvanizada recocida por inmersión en caliente aleada caiga. El tamaño de grano y la densidad numérica de los óxidos se miden mediante técnicas similares a la medición de los óxidos granulares finos y los óxidos granulares gruesos de la chapa de acero según la presente realización.
[0197] 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 es de 10 a 100 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 encontrar el cambio de peso antes y después de la disolución del chapado.
[0198] [Resistencia a la tracción]
[0199] La chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente según la presente invención tiene preferiblemente una alta resistencia. Específicamente, tiene 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 garantizar la tenacidad, 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).
[0200] La chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente según la presente invención tiene una alta resistencia y tiene una alta resistencia a la LME y resistencia a la fragilización por hidrógeno, por lo que se puede usar adecuadamente en una amplia gama de campos como, por ejemplo, automóviles, electrodomésticos y materiales de construcción, pero se usa particularmente preferiblemente en el campo del automóvil. La chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente utilizada para automóviles con frecuencia se estampa en caliente. En ese caso, el agrietamiento por fragilización por hidrógeno y el agrietamiento por LME pueden convertirse en problemas notables. Por lo tanto, cuando se usa la chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente según la presente invención como chapa de acero para automóviles, el efecto de la presente invención de tener una alta resistencia a la fragilización por hidrógeno y resistencia a LME se exhibe óptimamente.
[0201] <Método de producción de chapa de acero>
[0202] 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.
[0203] La chapa de acero según la presente invención se puede obtener, por ejemplo, llevando a cabo una etapa de colada de acero fundido ajustado en composición química para formar una plancha de acero, una etapa de laminación en caliente de laminación en caliente de la chapa 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 de 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.
[0204] [Etapa de colada]
[0205] Las condiciones de la etapa de colada no están prescritas particularmente. Por ejemplo, después de la fundición en un alto horno u horno eléctrico, etc., se pueden llevar a cabo diversas operaciones de refinado secundario, luego el metal fundido se funde mediante la colada continua habitual, la fundición de lingotes u otro método.
[0206] [Etapa de laminación en caliente]
[0207] 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 mediante recalentamiento después del enfriamiento 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 del 10 a 50 %.
[0208] [Etapa de bobinado]
[0209] 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.
[0210] [Etapa de laminación en frío]
[0211] 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.
[0212] [Etapa de pretratamiento]
[0213] 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 superficial 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 superficial 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 superficial agotada deseados. Esta etapa de pretratamiento incluye rectificar la superficie de la 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 en 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 superficial agotada en la capa superficial de la chapa de acero.
[0214] [Etapa de recocido]
[0215] 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 que, por ejemplo, se aplica una tensión de 0,1 a 30,0 MPa. 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 superficial agotada.
[0216] 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, preferiblemente de 830 a 880 °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 fragilización 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 superficial agotada deseados y a veces la resistencia a la fragilización 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.
[0217] El tiempo de mantenimiento a la temperatura de mantenimiento de la etapa de recocido puede ser de 50 a 300 segundos, preferiblemente de 150 a 250 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 fragilización 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 fragilización por hidrógeno y/o la resistencia a LME se vuelvan insuficientes.
[0218] Desde el punto de vista de provocar la formación de los óxidos granulares finos, óxidos granulares gruesos, óxidos de límite de grano y capa superficial 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 fragilización 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 superficial agotada deseados.
[0219] 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 superficial agotada son susceptibles de no formarse suficientemente antes de alcanzar la temperatura de mantenimiento.
[0220] Además, es eficaz eliminar 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 superficial 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. 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 superficial agotada.
[0221] <Método de producción de chapa de acero chapada>
[0222] 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.
[0223] 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.
[0224] [Etapa de chapado]
[0225] 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.
[0226] [Etapa de aleación]
[0227] Después del chapado, se lleva a cabo la aleación. La etapa de aleación se puede llevar a cabo según un método conocido por las personas con experiencia en la técnica. La aleación se lleva a cabo calentando el chapado hasta la temperatura requerida para alearlo. Típicamente, también difiere según la cantidad de deposición de chapado, pero, por ejemplo, la aleación se lleva a cabo a 480 °C o más y 580 °C o menos en el intervalo de temperatura durante 1 segundo o más y 50 segundos o menos en el tiempo.
[0228] EJEMPLOS
[0229] 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.
[0230] Ejemplo 1: con respecto a los Ejemplos y Ejemplos Comparativos de la chapa de acero galvanizado recocido por inmersión en caliente aleada
[0231] (Preparación de muestras de chapa de acero)
[0232] 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 láminas 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.
[0233] 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 mediante 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 hasta 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 a medida que su dirección longitudinal se tomó y se sometió a una prueba de tracción basada en JIS Z 2241 (2011). Como resultado, la resistencia a la tracción fue de 440 MPa o más en cada caso.
[0234] (Preparación de muestras de chapa de acero galvanizado recocido por inmersión en caliente aleada) Las muestras anteriores de chapas de acero se cortaron en tamaños de 100 mmx200 mm, después se chaparon para preparar de este modo muestras de chapas de acero chapadas. En la Tabla 1, el tipo de chapado es "GA (chapa de acero galvanizado recocido por inmersión en caliente aleada)". 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. Se usó gas limpiador N<2>para controlar la cantidad de deposición de chapado a 50 g/m<2>. Después de eso, se llevó a cabo la aleación calentando a 500 °C durante 1 segundo o más y 50 segundos o menos en el tiempo, típicamente aproximadamente 20 segundos, para obtener muestras de chapa de acero galvanizado recocido por inmersión en caliente aleada. La composición química de la capa galvanizada recocida por inmersión en caliente aleada se analizó mediante ICP-MS, etc., mediante lo cual se confirmó que era una composición química que contenía Fe: 5,0 a 15,0 % y Al: 0,01 a 1,0 % y que tenía un resto de Zn e impurezas.
[0235] (Análisis de la capa superficial de muestras de chapa de acero galvanizado recocido por inmersión en caliente aleada: Relación A de óxidos de límite de grano)
[0236] Cada muestra de chapa de acero galvanizado recocido por inmersión en caliente aleada preparada de la manera anterior se cortó en 25 mmx15 mm. La muestra cortada se enterró en una resina y se pulió a una superficie especular para obtener una muestra enterrada. La Relación A de óxidos de límite de grano 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 de SEM de 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 en la interfaz de la base de la chapa de acero y la capa de chapado, y se encontraron las longitudes L de los óxidos de límite de grano en el campo. Según L<0>y L encontradas de esta manera, la Relación A (%) = 100xL/L<0>se encontró. 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.
[0237] (Análisis de la capa superficial de muestras de chapa de acero galvanizado recocido por inmersión en caliente aleada: densidad numérica de óxidos dentro de la capa de chapado)
[0238] A partir del examen de la sección transversal de la muestra enterrada, en la sección transversal de cada muestra de chapa de acero, se examinaron 10 regiones de 5,0 μmx5,0 μm mediante un SEM. Como la posición examinada, esta fue de 5,0 μm en la dirección de profundidad (dirección vertical a la interfaz de la base de la chapa de acero y la capa de chapado) y 5,0 μm de la superficie de la capa de chapado a esa interfaz. Para la dirección de ancho (dirección paralela a la superficie de la chapa de acero), esta fue de 5,0 μm de cualquier posición de la imagen de SEM. Las imágenes de SEM obtenidas de las regiones para las muestras de chapa de acero se digitalizaron, las áreas de las partes de óxido se calcularon a partir de las imágenes digitalizadas, el tamaño de grano (μm) de los óxidos se encontró como el diámetro de un círculo que tenía un área igual a esa área, es decir, el diámetro equivalente al círculo, y se contó el número de óxidos dentro del intervalo de diámetro de grano de 0,1 a 1,5 μm. El valor promedio de los números de óxidos en la imagen digitalizada de las 10 localizaciones encontradas se convirtió en la densidad numérica de los óxidos granulares finos. El caso en el que la densidad numérica de óxidos para cada muestra de chapa de acero es de 1 a 10/5x5 μm<2>se indica en la Tabla 1 como "Sí", mientras que otros casos se indican como "No".
[0239] (Análisis de la capa superficial de muestras de chapa de acero galvanizado recocido por inmersión en caliente aleada: capa superficial agotada)
[0240] Cada muestra de chapa de acero se evaluó para determinar una capa superficial 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 ≤ 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".
[0241] (Evaluación de la resistencia a LME)
[0242] La resistencia a LME se evaluó mediante un ensayo de tensión en caliente. Cada muestra de chapa de acero se cortó en 130 mmx30 mmx1,6 mm de tamaño para obtener una pieza de prueba en forma de tira corta. La pieza de ensayo se calentó a una velocidad de elevación de temperatura de 100 °C/s a 800 °C, luego justo después de eso se llevó a cabo un ensayo de tensión en caliente a 800 °C a una velocidad de tracción de 10 mm/s hasta la rotura para medir de este modo la resistencia a la tracción. La resistencia a la tracción de una muestra chapada y la resistencia a la tracción de una muestra sin capa de chapado se compararon y evaluaron de la siguiente manera:
[0243] A: resistencia a la tracción de la muestra chapada/resistencia a la tracción de la muestra sin capa de chapado ≥ 85 %
[0244] B: resistencia a la tracción de la muestra chapada/resistencia a la tracción de la muestra sin capa de chapado < 85 %
[0245] (Evaluación de la resistencia a la fragilización por hidrógeno)
[0246] Cada muestra de chapa de acero chapada de 50 mmx100 mm se trató para formar fosfato de zinc usando un recubrimiento de conversión basado en fosfato de zinc (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 un ensayo de pulverización de agua salada (SST, por sus siglas en inglés, JIS Z2371). Se usaron los siguientes criterios para evaluar la resistencia a la fragilización por hidrógeno. Los resultados se muestran en la Tabla 1.
[0247] Evaluación AA: sin agrietamiento hasta 180 ciclos
[0248] Evaluación A: agrietamiento en 90 a menos de 180 ciclos
[0249] Evaluación B: agrietamiento en menos de 90 ciclos
[0251]
[0252]
[0253]
[0256] 
[0259] 
[0262] 
[0265] 
[0266]
[0269] En el presente ejemplo, un caso en el que la resistencia a la tracción fue de 440 MPa o más, la resistencia a la fragilización por hidrógeno se evaluó como AA o A, y la resistencia a LME se evaluó como A se evaluó como una chapa de acero chapada de alta resistencia que tenía una alta resistencia a la fragilización por hidrógeno y resistencia a LME. En las muestras n.º 2 a 8 y 23 a 36, las composiciones químicas, las Relaciones A de los óxidos de límite de grano y las capas superficiales agotadas de las chapas de acero cumplieron los intervalos de la presente invención, por lo que estas tuvieron alta resistencia a LME y resistencia a la fragilización por hidrógeno. En la muestra n.º 1, no se obtuvieron la cantidad de C insuficiente y una resistencia suficiente. No solo eso, no se obtuvieron los óxidos de límite de grano y la capa superficial agotada deseados, por lo que no se obtuvieron una alta resistencia a la fragilización 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 resistencia a la fragilización 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, se formó una capa de oxidación externa, no se obtuvieron los óxidos de límite de grano deseados y no se obtuvo una alta resistencia a la fragilización por hidrógeno. 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 de límite de grano deseados y no se obtuvo una alta resistencia a la fragilización por hidrógeno. 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 fragilización 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 fragilización 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 obtuvo una alta resistencia a la fragilización por hidrógeno. En las muestras n.º 15 y 17, respectivamente, la cantidad de Si y la cantidad de Mn fueron excesivas y, en cada una, la capa de oxidación interna no se formó suficientemente, se formó una capa de oxidación externa y no se obtuvo una alta resistencia a la fragilización por hidrógeno. 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 y no se obtuvieron una alta resistencia a la fragilización por hidrógeno y resistencia a LME. En la muestra n.º 19, la cantidad de Al fue excesiva, no se formó suficientemente una capa de oxidación interna, se formó una capa de oxidación externa y no se obtuvo una alta resistencia a la fragilización por hidrógeno. En la muestra n.º 20, la cantidad de Al fue insuficiente, no se formaron suficientemente una capa superficial agotada y una capa de oxidación interna, y no se obtuvieron una alta resistencia a la fragilización 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, la capa de óxido del límite de grano no se formó suficientemente y no se obtuvo una alta resistencia a la fragilización por hidrógeno. 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 obtuvo una alta resistencia a la fragilización por hidrógeno. 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 obtuvo una alta resistencia a la fragilización por hidrógeno. 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 obtuvo una alta resistencia a la fragilización por hidrógeno. 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 y no se obtuvieron una alta resistencia a la fragilización por hidrógeno y resistencia a LME.
[0271] En los ejemplos de la invención, se confirmaron las capas de óxido de límite de grano en las relaciones predeterminadas en el acero base debajo de las capas de chapado y se confirmó que las capas superficiales agotadas predeterminadas se obtuvieron por EDS. Por esta razón, se obtuvieron una alta resistencia a la fragilización por hidrógeno y resistencia a LME. Por otro lado, en los ejemplos comparativos, las capas de oxidación internas que incluyen óxidos de límite de grano y/o capas superficiales agotadas no se formaron adecuadamente en las proximidades de las superficies del acero base. Por esta razón, se confirmó que presentaban al menos una de penetración de una gran cantidad de hidrógeno o resistencia a LME inferior.
[0272] APLICABILIDAD INDUSTRIAL
[0274] Según la presente invención, se puede proveer una chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente de alta resistencia que tiene una alta resistencia a LME y resistencia a la fragilización por hidrógeno. La chapa de acero galvanizado por inmersión en caliente se puede usar adecuadamente para automóviles, electrodomésticos, materiales de construcción y otras aplicaciones, en particular para automóviles. Como chapa de acero chapada para uso en automóviles, se puede esperar una mayor seguridad contra colisión y una vida útil más larga. Por lo tanto, se puede decir que la presente invención tiene un valor extremadamente alto en la industria.
[0276] NOTACIONES DE REFERENCIA
[0278] 1. chapa de acero
[0279] 2. capa de oxidación externa
[0280] 3. acero base
[0281] 11. chapa de acero
[0282] 12. óxidos granulares finos
[0283] 13. óxidos de límite de grano
[0284] 14. acero base
[0285] . óxidos granulares gruesos
[0286] . capa galvanizada recocida por inmersión en caliente aleada
[0287] . chapa de acero galvanizado recocido por inmersión en caliente aleada

Claims (3)

1. REIVINDICACIONES
1. Chapa de acero galvanizado recocido por inmersión en caliente aleada que tiene:
una chapa de acero que tiene una composición química que comprende, en % en masa,
C: 0,05 a 0,40 %,
Si: 0,2 a 3,0 %,
Mn: 0,1 a 5,0 %,
sol. Al: 0,4 a 1,50 %,
P: 0,0300 % o menos,
S: 0,0300 % o menos,
N: 0,0100 % o menos,
B: 0 a 0,010 %,
Ti: 0 a 0,150 %,
Nb: 0 a 0,150 %,
V: 0 a 0,150 %,
Cr: 0 a 2,00 %,
Ni: 0 a 2,00 %,
Cu: 0 a 2,00 %,
Mo: 0 a 1,00 %,
W: 0 a 1,00 %,
Ca: 0 a 0,100 %,
Mg: 0 a 0,100 %,
Zr: 0 a 0,100 %,
Hf: 0 a 0,100 %, y
REM: 0 a 0,100 % y
teniendo un resto de Fe e impurezas, y
una capa galvanizada recocida por inmersión en caliente aleada que se deposita sobre al menos una superficie de la chapa de acero para que sea de 10 a 100 g/m<2>y que presenta una composición química constituida, en % en masa, por,
Fe: 5,0 a 15,0 % y
Al: del 0,01 al 1,0 %, Mg: del 0 al 15,0 %, Si: del 0 al 3,0 %, 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 %, y que tiene un resto de Zn e impurezas, en cuya chapa de acero galvanizado recocido por inmersión en caliente aleada,
una capa de oxidación interna que incluye óxidos de límite de grano está presente en una capa superficial de la chapa de acero, y,
cuando se examina una sección transversal de una capa superficial de la chapa de acero, una Relación A de la longitud de los óxidos de límite de grano proyectaron una interfaz de la chapa de acero y la capa galvanizada recocida por inmersión en caliente aleada con respecto a la longitud de la interfaz es del 50 % o más y del 100 % o menos, y
una capa superficial agotada está presente, teniendo la capa superficial agotada una composición de acero, que no incluye los 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 la Relación A y la composición se determinan como se describe en la descripción.
2. La chapa de acero galvanizado recocido por inmersión en caliente aleada según la reivindicación 1, en donde la Relación A es del 90 % o más.
3. La chapa de acero galvanizado recocido por inmersión en caliente aleada según la reivindicación 1 o 2, que contiene óxidos de tamaños de grano de 0,1 a 1,5 μm dentro de la capa galvanizada recocida por inmersión en caliente aleada en una densidad numérica de 1 a 10/(5 μmx5 μm), medida según la descripción.
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