BRPI0617934A2 - processo de fabricação de uma peça com caracterìsticas mecánicas muito boas partindo de uma chapa laminada e revestida - Google Patents
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<B>PROCESSO DE FABRICAçãO DE UMA PEçA COM CARACTERìSTICAS MECáNICAS MUITO BOAS PARTINDO DE UMA CHAPA LAMINADA E REVESTIDA.<D> A invenção refere-se a uma peça de aço revestido de um composto constituído, sobre mais de 90% de sua espessura, de pelo menos uma fase à base de Fe-Zn cujo teor ponderal de ferro é superior ou igual a 65% e cuja proporção de Fe/Zn está compreendida entre 1, 9 e 4, o dito composto sendo formado por pelo menos um tratamento térmico de formação de liga entre o dito aço e um pré-revestimento, o dito pré-revestimento sendo constituído de uma liga de zinco que compreende, os teores sendo expressos em peso, entre 0,5 e 2,5% de alumínio e, a título opcional, um ou diversos elementos escolhidos entre: Pb <242>0,003%, Sb <242>0,003%, Bi <242>0,003%, 0,002%<242>Si <242>0,070%, La < 0,05%, Ce < 0,05%, o restante sendo constituído de zinco e das impurezas inevitáveis.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSODE FABRICAÇÃO DE UMA PEÇA COM CARACTERÍSTICAS MECÂNI-CAS MUITO BOAS PARTINDO DE UMA CHAPA LAMINADA E REVESTIDA"
A invenção refere-se à fabricação de peças de aço revestido la-minadas a quente ou a frio que apresenta uma alta resistência mecânicaassim como uma boa resistência à corrosão.
Para certas aplicações, procura-se realizar peças de aço quecombinem uma elevada resistência mecânica, uma grande resistência aoschoques e um bom comportamento em relação à corrosão. Este tipo decombinação é particularmente desejável na indústria automobilística onde seprocura uma diminuição de peso significativa dos veículos. Isto pode ser es-pecialmente obtido graças à utilização de peças de aços com característicasmecânicas muito boas cuja microestrutura é martensítíca ou bainito-martensítíca: peças antiintrusão, de estrutura ou que participam na seguran-ça dos veículos automotores tais como: barras de pára-choques, reforços deportas ou de suporte de meio, eixo da roda que necessitam, por exemplo,sas qualidades mencionadas acima.
A patente FR 20004427 divulga um processo de fabricação emque se aplica a uma chapa de aço laminada, um pré-revestimento metálicode zinco ou de uma liga à base de zinco, o aço possuindo, por exemplo, umaresistência à ruptura da ordem de 500 MPa. Recorta-se em seguida a chapapara se obter uma pre-forma de estampagem ("FLAN") e submete-se mes-ma a um tratamento térmico para formar um composto em liga na superfíciee para efetuar uma estampagem a quente do flan. Resfria-se em seguidaeste flan em condições capazes de conferir uma dureza elevada ao aço.Partindo de um aço que apresente uma resistência inicial de 500 MPa, ob-tém-se, por exemplo, peças com uma resistência mecânica superior a 1500MPa. O composto sob a forma de liga formado por interdifusão do pré-revestimento e do aço durante o tratamento térmico garante assim uma pro-teção contra a corrosão, a descarburação e uma função de lubrificação àalta temperatura que permite um aumento da duração da vida das ferramen-tas de estampagem a quente.
Em comparação com un processo de estampagem a quente empeças nuas, ou seja, sem pré-revestimento, a presença do composto forneceuma proteção em relação à descarburação por ocasião do aquecimento noforno. Libera-se igualmente da necessidade de granular ou de tratar com jatode areia posteriormente as peças para eliminar a camada superficial irregu-lar que se forma por oxidação no forno.
Pode-se, entretanto encontrar limitações à realização deste pro-cesso em certas aplicações que necessitem propriedades particulares do
revestimento formado por formação de liga:
- As peças estampadas a quente podem envolver zonas de con-cavidade acentuada. Levando em consideração a diferença de dureaza aquente e de reologia entre aço de base e o revestimento, pode-se eventual-mente encontrar um fenômeno de formação de entalhes no revestimento noaço de base, em particular em zonas muito deformadas. Para peças muitosolicitadas mecanicamente, procura-se evitar procura-se evitar estas indexa-ções, zonas de iniciação potencial de defeitos.
- Por ocasião do tratamento térmico que conduz à formação deliga entre o aço e o pré-revestimento, assiste-se a uma germinação de fasesFe-Zn ricas em ferro e a uma difusão do zinco na proximidade destes pontosde germinação. Esta difusão cria lacunas, o que conduz eventualmente àcriação de defeitos de compactação a um nível microscópico. Procuram-se,portanto, as condições de fabricação mais favoráveis para reduzir ou elimi-nar estes defeitos de compactação no revestimento.
- Procura-se igualmente minimizar o desgaste do equipamentopor ocasião das operações de moldagem, que pode ser mais ou menos a-centuada em função do revestimento. Foi observado que revestimentos comgrande rugosidade eram desvantajosos em relação ao comportamento doequipamento. Procuram-se, portanto, as condições que permitem diminuir arugosidade deste revestimento.
Procura-se igualmente obter um aspecto superficial regular dorevestimento depois do tratamento térmico de formação de liga, com o obje-tivo de uma eventual realização de uma pintura ou de utilização como peçasvisíveis.
Em particular, procura-se evitar o aparecimento de rachadurassuperficiais depois do tratamento térmico: um tal defeito de aspecto do re-vestimento é caracterizado pela justaposição de células cujo tamanho é ge-ralmente de alguns milímetros, separados por juntas. No seio de uma mes-ma célula, a espessura do revestimento é sensivelmente constante ao passoque a espessura do depósito é irregular no nível das juntas das células.
A presente invenção tem por objetivo resolver os problemas ci-tados acima. A invenção visa em particular por à disposição um processo defabricação de peças d'aço laminadas a quente ou a frio pré-revestidas deuma liga à base de zinco, que envolve etapa de tratamento de formação deliga, o revestimento obtido depçois da formação de liga apresentando simul-taneamente uma boa compactação, uma grande resistência aos fenômenosde formação de rachaduras e uma rugosidade associada a uma longevidadesatisfatória do equipamento de fundição. Procura-se igualmente um proces-so que não acarrete defito de formação de entalhes.
Com este objetivo, a invenção tem como objetivo uma peça emaço revestida de um composto constituído, sobre mais de 90% de sua es-pessura, de pelo menos uma fase à base de Fe-Zn cujo teor ponderai de Feseja superior ou igual a 65% e cuja relação de Fe/Zn esteja compreendidaentre 1,9 e 4, o composto sendo formado por pelo menos um tratamentotérmico de formação de liga entre aço e um pré-revestimento, o pré-revestimento sendo uma liga à base de zinco, que compreende, os teoresestando expressos em peso, entre 0,5 e 2,5% de alumínio, e, a título opcio-nal, um ou diversos elementos escolhidos entre: Pb <0,003%, Sb <0,003%,Bi <0,003%, 0,002% < Si < 0,070%, La < 0,05%, Ce < 0,05%, o restantesendo constituído de zinco e das inevitáveis impurezas.
Preferencialmente, o pré-revestimento é uma liga cujo teor dealumínio é superior ou igual a 0,5% e inferior ou igual a 0,7% em peso.
De acordo com um modo preferido, o pré-revestimento é uma li-ga cujo teor de alumínio é superior a 0,7% e inferior ou igual a 0,8% em pe-so.
Preferencialmente ainda, o pré-revestimento é uma liga cujo teorde alumínio é superior a 0,8% e inferior ou igual a 2,5% em peso.
A título preferido, a composição de aço compreende, os teoressendo expressos em peso: 0,15% < C < 0,5%, 0,5%< Mn < 3%, 0,1% < Si <0,5%, 0,01% < Cr < 1%, Ti<0.2%, Al < 0,1%, S < 0,05%, P< 0,1%, 0,0005%< B < 0,010%, o restante da composição sendo constituído de ferro e de im-purezas inevitáveis que resultam da elaboração.
De acordo com um modo preferido, a composição de aço com-preende, os teores sendo expressos em peso 0,15% < C < 0,25%, 0,8%<Mn < 1 ,5%, 0,1% < Si < 0,35%, 0,01% < Cr < 0,3%, Ti<0.1%, Al < 0,1%, S< 0,05%, P< 0,1%, 0,002% < B < 0,005%, o restante da composição sendoconstituído de ferro e de impurezas inevitáveis que resultam da elaboração.
A invenção tem igualmente como objetivo um processo de fabri-cação de uma peça de aço revestido, que envolve as etapas de acordo comas quais:
- fornece-se uma chapa de aço laminada a quente ou laminadaa frio,
- efetua-se um pré-revestimento metálico da chapa por umaformação de liga à base de zinco que compreende, os teores sendo expres-sos em peso, entre 0,5 e 2,5% de alumínio e, a título opcional um ou diver-sos elementos escolhidos entre: Pb <0,003%, Sb <0,003% , Bi <0,003% ,0,002%<Si<0,070%, La< 0,05%, Ce<0,05%, o restane sendo constituído dezinco e das impurezas inevitáveis, efetua-se opcionalmente um pré-tratamento térmico, recorta-se a chapa para obter uma peça, aquece-se apeça de maneira a formar, para obtenção da liga entre o aço e o pré-revestimento, um revestimento sob a forma de liga constituída, sobre maisde 90% de sua espessura, de pelo menos uma fase à base de Fe-Zn cujoteor ponderai de Fe é superior ou igual a 65% e cuja proporção de Fe/Znestá compreendida entre 1 ,9 e 4 e de maneira a conferir uma estrutura par-cialmente ou totalmente austenítica ao aço,
- on deforma-se a peça a quente e resfria-se a peça nas condi-ções apropriadas para conferir as características mecânicas visadas para apeça de aço.
De acordo com um modo preferido, o pré-revestimento é uma li-ga cujo teor de alumínio é superior ou igual a 0,5% e inferior ou igual a 0,7%em peso.
Preferencialmente ainda, o pré-revestimento é uma liga cujo teorde alumínio é superior a 0,7% e inferior ou igual a 0,8% em peso. A títulopreferencial, o pré-revestimento é uma liga cujo teor de alumínio é superior a0,8% e inferior ou igual a 2,5% em peso. De acordo com um modo preferido,fornece-se uma chapa de aço laminada a quente ou laminada a frio, cujacomposição compreende, os teores sendo expressos em peso: 0,15% < C <0,5%, 0,5%< Mn < 3%, 0,1% < Si < 0,5%, 0,01% < Cr < 1%, Ti<0.2%, Al <0,1%, S < 0,05%, P< 0,1%, 0,0005% < B < 0,010%, o restante da composi-ção sendo constituído de ferro e de impurezas inevitáveis que resultam daelaboração.
Preferencialmente ainda, fornece-se uma chapa de aço lamina-da a quente ou laminada a frio, cuja composição compreende, os teoressendo expressos em peso: 0,15% < C < 0,25%, 0,8%< Mn < 1,5%, 0,1% <Si < 0,35%, 0,01% < Cr < 0,3%, Ti<0,1%, Al < 0,1%, S < 0,05%, P< 0,1%,0,002% < B < 0,005%, o restante da composição sendo constituído de ferroe de impurezas inevitáveis que resultam da elaboração.
De acordo com um modo em particular, o pré-tratamento térmicoenvolve um aquecimento a uma temperatura que vai de 450 -C até 520 9Cdurante um período de tempo que vai de 2 até 10 minutos. A título preferido,o aquecimento para realizar a formação de liga e para conferir uma estruturaparcialmente ou totalmente austenítica ao aço é realizada a temperaturacompreendida entre Ad e Ac3 + 100 °C, a duração da manutenção a estatemperatura sendo superior ou igual a 20 s. A invenção tem igualmente porobjetivo a utilização de uma peça descrita aqui acima ou fabricada segundouma das variantes descritas aqui acima, para a fabricação de peças de es-truturas ou de segurança veículo automotivo terrestre a motor.
Outras características e vantagens da invenção surgirão durantea descrição aqui a seguir fornecida a título de exemplo e feita em referênciaàs figuras anexas a seguir:
A figura 1 apresenta a variação de um índice que caracteriza aqualidade do revestimento, em função do teor de alumínio do pré-revestimento à base de zinco
- A figura 2 apresenta uma vista superficial de uma formação derachaduras observada sibre a superfície de um aço revestido de acordo comum processo de fabricação que não está de acordo com a invenção.
- A figura 3 apresenta uma vista microestrutural em corte deuma placa de aço que envolve um revestimento de acordo com a invenção.
Em relação a um pré-revestimento a partir de zinco puro, os in-ventores descobriram de maneira surpreendente que a qualidade do reves-timento formado depois de um tratamento térmico de formação de liga entreaço de base e o pré-revestimento, era notavelmente melhorada ao passoque o pré-revestimento era constituídio de uma liga à base de zinco que con-tém uma quantidade em particular de alumínio. A figura 1 apresenta a varia-ção de um índice que caracteriza a qualidade do revestimento, em função doteor de alumínio do pré-revestimento à base de zinco. Este índice leva emconsideração as qualidades de compactação, de rugosidade e de resistênciaà formação de rachaduras no revestimento. A cotação deste índice vai de 0a 10 (10 = qualidades do revestimento muito boas em relação à compacta-ção, à rugosidade e à resistência à formação de rachaduras, 0 = envolvi-mento muito medíocre)
- Enquanto o teor ponderai de alumínio do pré-revestimento forinferior a 0,5%, a compactação do revestimento sob a forma de liga formadoé medíocre, este revestimento apresentando porosidades de tamanho variá-vel desenvolvidas por ocasião do tratamento de formação de liga. Além dis-so, detecta-se nestas condições a presença de uma rede de rachadurasmuito desenvolvida.
- Enquanto o teor de alumínio for superior a 2,5%, a qualidadedo revestimento diminui de maneira importante em virtude de um aumentoda rugosidade.- Enquanto o teor de alumínio do pré-revestimento à base dezinc estiver compreendido entre 0,5 e 0,7%, o revestimento apresenta umacombinação vantajosa, particularmente no que se refere às propriedades derugosidade e de resistência à formação de rachaduras. Estas propriedadessão ainda melhoradas quando o teor de alumínio for superior a 0,7% e infe-rior ou igual a 0,8%.
- Uma combinação ótima de compactação, de resistência aodesgaste e à formação de rachaduras é obtida quando o teor de alumínio dobanho de zinco for superior a 0,8% e inferior ou igual a 2,5%.
O pré-revestimento à base de zinco pode ser depositado sobreaço de base por um processo de imersão, por eletrodeposição, por um pro-cesso de depósito sob vácuo ou por um outro processo qualquer. O depósitoé efetuado preferencialmente de modo contínuo. Além do alumínio, o pré-revestimento à base de zinco pode conter, a título opcional, um ou diversoselementos entre os quais:
- o chumbo, o antimônio, o bismuto, o teor ponderai de cada umdestes três elementos sendo inferior ou igual a 0,003% para evitar o fenô-meno de florescência ("Fleurage") no caso de depósitos em imersão.
- o silício, em teor ponderai superior ou igual a 0,002% permiteevitar a formação de uma camada interfacial de FexAIy muito grande. Noentanto, quando o teor de silício for superior a 0,070%, provoca-se a forma-ção de pontos opacos no caso de depósitos em imersão.
- o lantânio e o cério, em quantidade inferior ou igual a 0,05%,favorecem a molhabilidade da superfície em relação ao banho de zinco.
O pré-revestimento à base de zinco pode igualmente conter ine-vitáveis impurezas, tais como, por exemplo, cádmio, estanho ou cobre.Quando o pré-revestimento for efetuado por um processo em imersão, o fer-ro, o manganês podem estar especialmente assim presentes a título de im-purezas. Vantajosamente, o aço de base sobre o qual se efetua o pré-revestimento apresenta a seguinte composição ponderai:
- Um teor de carbono compreendido entre 0,15 e 0,5% e, prefe-rencialmente, entre 0,15 e 0,25% em peso. Este elemento representa umpapel imporante sobre a capacidade de molhamento e sobre a resistênciamecânica obtida depois do resfriamento que segue o tratamento de austeni-zação e de formação de liga. Abaixo de um teor de 0,15% em peso, a capa-cidade de sofrer uma têmpera, no entanto, é muito baixa e as propriedadesde resistência são insuficientes. Ao contrário, além de um teor de 0,5% empeso, aumenta o risco de formação de defeitos por ocasião da têmpera, par-ticularmente para as peças mais espessas. Um teor de carbono compreen-dido entre 0,15 e 0,25% permite obter uma resistência compreendida entre1250 e 1650MPa aproximadamente.
- Além do seu papel de desoxidante, o manganês tem igualmen-te um efeito important sobre a capacidade de sofrer têmpera, em particularquando o seu teor em peso é pelo menos de 0,5% e preferencialmente de0,8%. No entanto, uma quantidade demasiadameante grande (3% em pesoou, preferencialmente, 1,5%) conduz a riscos de segregação excessiva.
- O teor de silício do aço deve estar compreendidio entre 0,1 e0,5% em peso e, de preferência, entre 0,1 e 0,35%. Além do seu papel nadesoxidação de aço líquido, este elemento contribui para o endurecimentodo aço, porém o seu teor de ve ser entretanto limitado para evitar a excessi-va formação de óxidos para favorecer a capacidade de revestimento.
- Além de um teor superior a 0,01%, o cromo aumenta a capaci-dade de têmpera e contribui para a obtenção de uma grande resistência de-pois da operação de moldagem a quente e isto nas diferentes partes da pe-ça depois do resfriamento que segue o tratamento térmico de austenizaçãoe de formação de liga. Além de um teor igual a 1%, (preferencialmente de0,3%), a contribuição do cromo para a obtenção desta homogeneidade depropriedades mecânicas é saturada.
-O alumínio é um elemento que favorece a desoxidação e aprecipitação do nitrogênio. Em quantidade superior a 0,1% em peso, for-mam-se aluminatos grosseiros por ocasião da elaboração, o que incita a Ii-mitar o teor a este valor.
- Em quantidades excessivas, o enxofre e o fósforo conduzem auma maior fragilidade. É por isso que é preferível limitar o seu respectivoteor até 0,05 e 0,1% em peso.
- o boro, cujo teor deve estar compreendido entre 0,0005 e0,010% em peso e, de preferência, entre 0,002 e 0,005% em peso, é umelemento que representa um papel importante sobre a capacidade de têm-pera. Abaixo de um teor de 0,0005%, não se obtém um efeito suficiente so-bre a capacidade de têmpera. O efeito total é obtido para um teor de0,002%. O teor máximo de boro deve ser inferior a 0,010% e, preferencial-mente, a 0,005%, para não degradar a tenacidade.
- o titânio tem uma grande afinidade pelo nitrogênio e contribuiportanto para proteger o boro de maneira que este elemento se encontra sobforma livre para representar o seu efeito total sobre capacidade de têmpera.Além de 0,2% e, mais particularmente de 0,1%, existe no entanto um riscode formar nitretoa de titânio grosseiros no aço liquide que representam umpapel nefasto sobre a tenacidade.
No processo de acordo com a invenção, fornece-se uma chapade aço laminada a quente ou a frio de composição exposta aqui antes, efe-tua-se um pré-revestimento graças a uma liga à base de zinco de composi-ção igualmente apresentada aqui antes. Recorta-se, antes ou depois do tra-tamento térmico, a chapa para se obter uma peça. Aquece-se em seguidaesta peça para realizar conjuntamente:
- Um tratamento de formação de liga de maneira a formar umrevestimento constituído, em mais de 90% de sua espessura, de pelo menosuma fase à base de Fe-Zn, cujo teor ponderai de Fe é superior ou igual a65% e cuja proporção de Fe/Zn está compreendida entre 1,9 e 4.
Durante a reação de formação de liga, assiste-se a uma difusãode elementos da chapa de aço, especialmente de ferro, de manganês, desilício, no seio do revestimento. Da mesmam mforma, alguns elementos dopré-revestimento, especialmente o zinco e o alumínio, se difundem igual-mente.
- Uma austenização de aço de base, esta austenização podendoser parcial ou total. Efetua-se vantajosamente o aquecimento em um fornode maneira tal que a peça atinja uma temperatura compreendida entre Ad eAc3 + 100 °C. Ac1 e Ac3 designam respectivamente as temperaturas de iní-cio e do final de transformação austenítica. De acordo com a invenção, otempo de manutenção a esta temperatura é superior ou igual a 20 s de ma-neira a uniformizar a temperatura nos diferentes pontos da peça. Efetua-sepor ocasião da operação de moldagem a quente da peça, esta operaçãosendo favorecida pela diminuição do limite de escoamento e do aumento deductilidade do aço com a temperatura. Partindo da estrutura parcialmente outotalmente austenítica, a peça será resfriada em condições apropriadas demaneira a conferir as características mecânicas visadas para a peça: emparticular, pode-se manter a peça no seio de um equipamento durante o res-friamento, o equipamento podendo ser, ele mesmo, resfriado para favorecera retirada do calor. A fim de obter propriedades mecânicas elevadas, o alvoserá, de preferência, a obtenção de microestruturas martensíticas ou mar-tensito-bainíticas.
A título opcional, pode-se efetuar um pré-tratamento térmico de-pois da etapa de pré-revestimento mencionada aqui antes. Este pré-tratamento térmico envolve um aquecimento que vai de 450 8C até 520 sCdurante um período de tempo que vai de 2 a 10 minutos. Este pré-tratamento térmico aumenta a compactação do revestimento formado depoisdo tratamento conjunto de formação de liga e de austenização, assim comoa resistência à formação de fissuras deste revestimento. Foi igualmenteconstatado que este pré-tratamento térmico favorecia a formação de reves-timentos constituídos, em mais de 90% de sua espessura, de duas fasesricas em ferro, cujo teor ponderai de ferro é superior ou igual a 65% e cujaproporção de Fe/Zn está compreendida entre 1, 9 e 4. Na ausência de pré-tratamento, os revestimentos tendem a ser constituídos de uma fase única,rica em ferro. Sem querer ficar preso a uma teoria, pensa-se que este pré-tratamento modifique a interface entre o aço e o pré-revestimento e, portan-to, os fenômenos de difusão que intervém por ocasião do tratamento de for-mação de liga posterior.
A título de exemplo, foram consideradas chapas de aço lamina-das a frio de espessura que vai de 1,3 até 1,6 mm, com a seguinte composi-ção ponderai:
Carbono: 0,22%
Manganês: 1,3%
Silício: 0,30%
Fósforo < 0,010%
Enxofre: 0,005%
Cromo: 0,18%
Titânio: 0,025%
Alumínio: 0,050%
B: 0,003%
As chapas de aço foram pré-revestidas na imersão em um ba-nho à base de zinco que contém alumínio em quantidade que vai até 5%, dechumbo, de antimônio e de bismuto, estes três elementos em quantidadeinferior a 0,003%, assim como ferro, a título de elemento residual inevitável,em quantidade inferior a 0,020%. Foram igualmente efetuados pré-revestimentos de zinco puro por eletrodeposição. No caso dos revestimentosem imersão em um banho, a espessura do pré-revestimento é de 10 a 20mícrons aproximadamente, no caso de revestimentos eletrodepositados, aespessura é da ordem de 10 mícrons. Uma parte das chapas sofreu um pré-tratamento térmico de formação de liga entre 470 e 520 2C, durante um perí-odo de tempo que vai de 2 a 10 minutos. Em seguida as chapas foram recor-tadas para a obtenção das peças.
Estas peças foram em seguida aquecidas até a temperatura de930 -C (ou seja, Ac3 + 70 °C), uma manutenção de 3 minutos sendo realiza-da a esta temperatura. O período de duraçao do aquecimento incluindo otempod e elevação na temperatura e o tempo de manutenção a 930 °C erade 10 minutos. Estas condições conduzem a uma transformação austeníticacompleta de aço de base. Durante esta fase de aquecimento e de manuten-ção, foi constatado que o pré-revestimento à base de zinco forma, em maisde 90% de sua espessura, uma ou diversas fases Fe-Zn cujo teor ponderaide ferro é superior ou igual a 65% e cuja proporção de Fe/Zn está compre-endida entre 1, 9 e 4, por uma reação de formação de liga entre aço de basee o pré-revestimento à base de zinco. Estes revestimento sob a forma deliga com alto ponto de fusão e alta dureza apresenta uma grande resistênciaà corrosão e evita a oxidação e a descarburação de aço de base subjacentedurante e depois da fase de aquecimento. Depois da fase de aquecimento a930 °C, as peças foram deformadas a quente de 5%.
Um resfriamento postrior com ar conduz a uma estrutura mar-tensito-bainítica, A resistência mecânica obtida depois de um tal tratamentoé superior a 750 MPa. Em seguida, os revestimentos foram caracterizadossob a forma de ligas pelas técnicas a seguir:
- Cortes micrográficos permitiram apreciar a compactação dosrevestimentos, assim como a presença de uma formação eventual de fendasdaques no seio da chapa de base em certas zonas deformadas a quente.
- Uma observação visual assim como medidas eftuadas com umrugosímetros permitiram avaliar quantitativamente o parâmetro de rugosida-de Ra e avaliar a formação de rachaduras dos revestimentos depois do tra-tamento térmico e da deformação, assim como a resistência ao desgastedos equipamentos.
- Observações em microscopia eletrônica de varredura em con-traste de fases permitiram identificar as fases presentes nos revestimentos.
Os resultadoss destas observações são os seguintes:
- Nas condições de acordo com a invenção, o revestimento for-mado por formação de liga é constituído de fases Fe-Zn ricass em ferro, cujoteor ponderai de ferro é superior ou igual a 65% e cuja proporção de Fe/Znestá compreendida entre 1, 9 e 4, em mais de 90% de sua espessura. A mi-crofotografia da figura 3, obtida no microscópio eletrônico de varredura ilus-tra um exemplo de acordo com a invenção: o revestimento sob a forma deliga é constituído na grande maioria de sua espessura de duas fases: umafase muito clara de composição média: 70% de Fe - 27% de Zn -1% de Al -0,4% de Si e uma fase com o aspecto cinzento claro que compreende 76%de Fe - 22% de Zn -1% de Al - 0,5% de Si. Observa-se a presença de man-ganês em menores quantidades. A presença do silício e do manganês, as-sim naturalmente como a do ferro, testemunha da difusão do metal de basepara o pré-revestimento durante o tratamento de formação de liga - austeni-zação. Algumas raras porosidades residuais (zonas escuras) estão igual-mente presentes. Na superfície extrema da amostra, observa-se a presençade um mais alto teor de zinco, o que reforça a proteção contra a corrosão.
- Quando o teor de alumínio for inferior a 0,5% no pré-revestimento, a compactação do revestimento sob a forma de liga formada émedíocre, esta apresentando numerosas porosidades mais ou menos de-senvolvidas. Nestas condições, percebe-se igualmente a presença de umarede de formação de rachaduras superficieis muito acentuada. A figura 2 apresenta um exemplo de uma tal formação de rachaduras para um teor dealumínio de 0,1% , ou seja, fora das condições da invenção.
- Quando o teor de alumínio for superior a 2,5% no pré-revestimento, a rugosidade aumenta de maneira importante, passando deRa = 1,3 mícrons, a Ra = 3 mícrons. - Quando o teor de alumínio do pré-revestimento à base de zin-co estiver compreendido entre 0,5 e 2,5%, o revestimento aprsenta umacombinação muito boa de compactação, de baixa rugosidade e de ausênciade formação de rachaduras. Observa-se igualmente que não se produz maiso fenômeno de formação de entalhes no revestimento no aço de base porocasião da deformação a quente, mesmo nas zonas de concavidade acen-tuada. Além disso, quando o teor de alumínio for superior a 0,7% e preferen-cialmente a 0,8%, a resistência ao aparecimento da formação de rachadurasestá em seu nível mais elevado; assim, a invenção permite a fabricação depeças revestidas com altas características, o revestimento metálico apresen- tando uma combinação particularmente favorável de compactação, de baixarugosidade e de ausência de formação de rachaduras, assim como de resis-tência à formação de entalhes. De acordo com a composição de aço, emparticular do seu teor de carbono assim como de manganês, cromo e boro, aresistência máxima das peças pode ser adaptada à utilização visada. Estas peças serão utilizadas com proveito para a fabricação depeças de segurança e, especialmente, de peças antiintrusão ou de subestru-tura, de barras de reforço, de suporte do meio, para a construção de veícu-los automotores.
Claims (13)
1. Peça de aço revestida de um composto constituído, sobremais de 90% de sua espessura, de pelo menos uma fase à base de Fe-Zncujo teor ponderai de ferro é superior ou igual a 65% e cuja proporção deFe/Zn está compreendida entre 1,9 e 4, o dito composto sendo formado porpelo menos um tratamento térmico de formação de liga entre o dito aço e umpré-revestimento, o dito pré-revestimento sendo uma liga à base de zincoque compreende, os teores sendo expressos em peso, entre 0,7 e 2,5% dealumínio e, a título opcional, um ou diversos elementos escolhidos entre:Pb ≤ 0,003%Sb ≤ 0,003%Bi ≤ 0,003%-0,002% < Si < 0,070%La < 0,05%Ce < 0,05%,o restante sendo constituído de zinco e das impurezas inevitáveis.
2. Peça de aço de acordo com a reivindicação 1 , caracterizadapelo fato de que o dito pré-revestimento é uma liga cujo teor de alumínio ésuperior a 0,7% e inferior ou igual a 0,8% em peso.
3. Peça de aço de acordo com a reivindicação 1 , caracterizadapelo fato de que o dito pré-revestimento é uma liga cujo teor de alumínio ésuperior a 0,8% e inferior ou igual a 2,5% em peso.
4. Peça de aço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a composição do dito aço compreende,os teores sendo expressos em peso:-0,15% ≤ C ≤ 0,5%-0,5% ≤ Mn ≤ 3%-0,1% ≤ Si ≤0,5%-0,01% ≤ Cr ≤ 1%Ti ≤ 0,2%Al ≤ 0,1%S ≤ 0,05%P <0,1%-0,0005% < B <0,010%,- o restante da composição sendo constituído de ferro e de impurezas inevi-táveis resultantes da elaboração.
5. Peça de aço de acordo com a reivindicação 4, caracterizadapelo fato de que a composição do dito aço compreende, os teores sendoexpressos em peso:-0,15% < C < 0,25%-0,8% < Mn < 1,5%-0,1% < Si <0,35%-0,01 %< Cr <0,3%Ti <0,1%Al <0,1%S < 0,05%P <0,1%-0,002% < B < 0,005%,o restante da composição sendo constituído de ferro e de impurezas inevitá-veis resultantes da elaboração.
6. Processo de fabricação de uma peça de aço revestida quecompreende as etapas segundo as quais:- fornece-se uma chapa de aço laminada a quente ou laminada a frio,- efetua-se um pré-revestimento metálico da dita chapa com uma liga à basede zinco que compreende, os teores sendo expressos em peso, entre 0,7 e-2,5% de alumínio e, opcionalmente, um ou diversos elementos escolhidosentre:Pb < 0,003%Sb < 0,003%Bi < 0,003%-0,002% < Si < 0,070%La < 0,05%Ce <0,05%,o restante sendo constituído de zinco e das impurezas inevitáveis,- efetua-se opcionalmente um pré-tratamento térmico,- recorta-se a dita chapa para obter uma peça,- aquece-se a dita peça de maneira a formar, por obtenção de liga entre odito aço e o dito pré-revestimento, um revestimento sob a forma de ligaconstituído, sobre mais de 90% de sua espessura, de pelo menos uma faseà base de Fe-Zn cujo teor ponderai de ferro é superior ou igual a 65% e cujaproporção de Fe/Zn está compreendida entre 1,9 e 4 e de maneira a conferiruma estrutura parcialmente ou totalmente austenítica ao dito aço,- deforma-se a dita peça a quente,- resfria-se a dita peça em condições apropriadas a conferir as característi-cas mecânicas visadas para a dita peça de aço.
7. Processo de fabricação de acordo com a reivindicação 6, ca-racterizada pelo fato de que o dito pré-revestimento é uma liga cujo teor dealumínio é superior a 0,7% e inferior ou igual a 0,8% em peso.
8. Processo de fabricação de acordo com a reivindicação 6, ca-racterizada pelo fato de que o dito pré-revestimento é uma liga cujo teor dealumínio é superior a 0,8% e inferior ou igual a 2,5% em peso.
9. Processo de fabricação de acordo com qualquer uma das rei-vindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que se fornece uma chapa deaço laminada a quente ou laminada a frio, cuja composição compreende, osteores sendo expressos em peso:-0,15% < C ^ 0,5%-0,5% < Mn < 3%-0,1% < Si <0,5%-0,01% < Cr <1%Ti < 0,2%Al <0,1%S < 0,05%P <0,1%-0,0005% < B < 0,010%,- o restante da composição sendo constituído de ferro e de impurezas inevi-táveis resultantes da elaboração.
10. Processo de fabricação de acordo com a reivindicação 9, ca-racterizado pelo fato de que se fornece uma chapa de aço laminada a quen-te ou laminada a frio, cuja composição compreende, os teores sendo ex-pressos em peso:-0,15% <C< 0,25%-0,8%< Mn < 1,5%-0,1% < Si <0,35%-0,01 %< Cr <0,3%Ti <0,1%Al <0,1%S < 0,05%P <0,1%-0,002% < B < 0,005%,- o restante da composição sendo constituído de ferro e de impurezas inevi-táveis resultantes da elaboração.
11. Processo de fabricação de acordo com qualquer uma dasreivindicações 6 a 10, caracterizado pelo fato de que o dito pré-tratamentotérmico envolve um aquecimento que vai a uma temperatura entre 450°Caté 520°C durante um período de tempo que vai de 2 a 10 minutos.
12. Processo de fabricação de acordo com qualquer uma dasreivindicações 6 a 11, caracterizado pelo fato de que se efetua o dito aque-cimento para realizar a dita formação de liga e para conferir uma estruturaparcialmente ou totalmente austenítica ao dito aço a uma temperatura com-preendida entre Ac1 e Ac3+100 °C, o período de duração de manutenção àdita temperatura sendo superior ou igual a 20 segundos.
13. Utilização de uma peça como definida em qualquer uma dasreivindicações 1 a 5, ou fabricada por um processo como definido em qual-quer uma das reivindicações 6 a 12, para a fabricação de peças de estrutu-ras ou de segurança para veículo automotivo terrestre a motor.
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