Aço de excelente estampabilidade resistente à corrosão atmosférica

  • Número do pedido da patente:
  • PI 9104867-2 A2
  • Data do depósito:
  • 06/11/1991
  • Data da publicação:
  • 17/08/1993
Inventores:
  • Classificação:
  • C22C 38/04
    Ligas ferrosas, p. ex. ligas de a?o; / contendo mangan?s;
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Trata-se a invenção de um aço ligado com teor extrabaixo de carbono, para utilização em operações de estampagem e que apresenta boas características de resistência à corrosão atmosférica. A propriedade de estampabilidade é obtida pela adição de elementos formadores de carbonitretos, como o titânio e nióbio, em níveis adequados à minimização do fenômeno de envelhecimento por deformação, sem o comprometimento de outras características mecânicas desejadas no material. É ainda conferida ao aço resistência à corrosão atmosférica pela adição, em teores adequados, dos elementos antimônio, cromo, vanádio e boro.

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Relatório Descritivo da Patente de In -vençSo: "AÇO DE EXCELENTE ESTAMPABILIDADE RESISTENTE A CORROSÃO ATMOSFÉRICA".

A presente invenção refere-se a um aço ligado , com teor extrabaixo de carbono, cuja composl -çSo idealizada confere ao produto uma combinação de pro, priedades desejáveis ao seu uso, por exemplo, na fabri^ cação de carrocerias de automóveis.

Com mais pormenor, é objetivo da invenção prover um aço de composição adequada à sua utiliza ção em operações de estampagem, mesmo as mais severas, e ainda capaz de assegurar ao material boas caracterÍ£ ticas de resistência à corrosão atmosférica.

0 aço proposto foi concebido a partir de fundamentos teóricos e práticos conclusivos de estu dos e experiências realizadas sobre o assunto.Tais fun damentos, que constituem o suporte da invenção,são detalhadamente relatados nos parágrafos subsequentes.

Com o advento da desgaseificação a vácuo, tornou-se possível a obtenção de aços com teores de carbono extremamente baixos. Embora apresentem exce lente ductilidade, estes aços são suscetíveis ao fenômeno do envelhecimento por deformação, não sendo recomendados para operações de estampagem.Como solução des^ te problema, tem se mostrado eficaz a adição de elemen tos formadores de carbonltretos após a etapa de diminuição do teor de carbono. A combinação destes dois fja tores, desde que observado o teor adequado do elemento a ser adicionado, possibilita a obtenção aços com ex celentes propriedades para estampagem. Vale informar

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que tanto o titânio como o nióblo constituem elementos formadores de carbonltretos.

Segundo a presente Invenção, a determinação dos teores adequados de carbono e elementos formadores de carbonltretos para obtenção das propriedades requeridas de estampabilidade, considerou a adição necessária de outros elementos de liga responsáveis pe las características de boa resistência à corrosão a ser conferida ao produto. Assim, de acordo com as experlên cias realizadas, consegue-se os efeitos técnicos almejados desde que o teor de carbono não ultrapasse 0,01* em peso, enquanto o percentual de titânio deve ser menor ou 'igual a 0,15*. 0 uso do nióblo em substituição ao titânio conduz também a bons resultados , observado o limite superior de 0,05* deste elemento. Teores aci-: ma dos especificados para os elementos formadores de carbonltretos implicam em um aumento da temperatura de recrlstallzaçâo, com sério comprometimento das propriedades mecânicas do material.

0 delineamento da composição final da liga foi feito a partir das considerações que seguem:

-    o limite superior do manganês foi fixado em 0,6* devido ao problema da trabalhabilidade a frio, enquanto o limite inferior é de 0,1* para efeito de desoxí^ dação durante o refino do aço;

-    a presença de fósforo em elevada concentração melhora a resistência à corrosão atmosférica, porém é des; favorável do ponto de vista de soldabilidade e ducti^ lidade, motivo pelo qual foi fixado o seu limite superior em 0,03*;

-    o enxofre por si é inerte quanto à resistência â cor rosão, porém, ao formar sulfetos, sua influência to£ na-se negativa. Assim, o limite superior deste elemento foi fixado em 0,03*, levando em conta as condi, ções normais de produção;

-    o limite superior do alumínio foi estabelecido em 0,09*, acima do qual surgem problemas relacionados à

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qualidade superficial;

-    o silício, durante o refino do aço, pode ser usado como agente desoxidantetrespeitado o limite de 1,0%. Valores maiores implicam na fragilização do aço ou

05 em acentuada elevação da resistência mecânica;

-    o teor de cobre foi limitado na faixa de0,04 a 0,15%. 0 limite inferior foi estabelecido visando a obten -çSo de uma boa resistência à corrosão atmosférica da chapa de aço fosfatizada e pintada. 0 limite superl-

10 or de 0,15% foi fixado em função do efeito negativo do cobre sobre as propriedades mecânicas, particular^ mente estampabilidade, bem como devido à elevação do custo1de produção e a saturação do seu efeito bônéfi co sobre a resistência á corrosão;

15-o antimônio teve fixado o seu limite inferior em

0,01%, abaixo do qual o seu efeito sobre a resistência à corrosão é praticamente inexistente. Por outro lado, sua presença em teores relativamente elevados prejudica tanto a soldabilldade como a trabalhabili-

20 dade a quente, razão pela qual foi estabelecido o seu limite superior em 0,20%;

-    cerca de 0,05% de cromo pode ser adicionado para evi^ tar a difusão do carbono para a superfície da chapa durante o recozimento. A presença deste elemento é

25 também benéfica em termos de resistência à corrosão, partlcularmente na presença do cobre. Foi estabelecí do o limite superior de 0,30% para não comprometer a trabalhabilidade e a ductilidade do aço;

-    a presença de níquel junto ao cobre e cromo nas fai-

30 xas anteriormente fixadas não melhora muito a resistência à corrosão da chapa fosfatizada e pintada.Pojr tanto, este elemento pode estar inserido ou não na composição reivindicada pela presente invenção;

-    vanédio adicionado ao aço combina com carbono e nitro

35 gênio, parcial ou totalmente, formando carbonetos e

nitretos. Estes compostos restringem o crescimento dos grãos, contribuindo para diminuir a suscetlblli-

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dade à corrosão localizada. Além disso, o vanádio na forma solubilizada aumenta a resistência à corrosão do aço. Foi fixado o limite superior de 0,10% deste elemento, a fim de evitar a deterioração do material 05 quando submetido à estampagem profunda. 0 seu limite inferior deve ser de 0>01%, uma vez que-abaixo deste valor não se verifica o seu efeito benéfico;

- em aços de carbono extrabaixo a coesão dos contornos de grão é bastante diminuida pela retirada pelo ti-10 tânio e/ou nióbio dos elementos interstlciais (carbo no e nitrogênio), favorecendo o aparecimento de fratura intergranular. Este problema é solucionado pela adição de boro em teores que variam entre 0,0002 a 0,0010%.

15    0 quadro a seguir, de acordo com o que

foi exposto, mostra a modalidade preferida da invenção. Deve ficar claro que embora o nióbio não esteja incluí do na composição mostrada, ele pode ser usado em substituição ao titânio, ou mesmo em conjunto, nos teores 20 anteriormente estipulados, sem prejuízos à qualidade do produto.

ELEMENTOS

% EM PESO

Carbono

(C)

< 0,01

Manganês

(Mn)

0,1 - 0,6

*

Enxofre

(S)

< 0,03

*

Fósforo

(P)

< 0,03

Alumínio

(Al)

< 0,09

Cobre

(Cu)

0,04 - 0,15

Titânio

(Ti)

< 0,15

m

Antimônio

(Sb)

0,01 - 0,20

Cromo

(Cr)

0,05 - 0,30

Vanádio

(V)

0,01 ^ 0,10

Boro

(B)

0,0002 - 0,0010

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REIVINDICAÇÃO

1 - "AÇO DE EXCELENTE ESTAMPABILIDADE RESISTENTE A COR ROSAO ATMOSFÉRICA", destinado a operações de estampa -gem, mesmo as mais severas, e assegurada ainda boa re-05 slstência à corrosão atmosférica, caracterizado por composição química que compreende C(< 0,01%); Mn(0,1 ~ 0,6*); S(< 0,03%); P(< 0,03%); Al(< 0,09*); Cu(0,04    ~

0,15*); e mais os elementos de liga TiC< 0,15*) ou Nb (< 0,05*); Sb(0,01 ~ 0,20X); Cr(0,05 - 0,30X); V(0,01 10    ~ 0,10%); B(0,0002 ~ 0,0010), sendo em peso total as

percentagens apresentadas.

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- 1 -RESUMO

Patente de Invenção: "AÇO OE EXCELENTE ESTAMPABILIDADE RESISTENTE A CORROSÃO ATMOSFÉRICA".

Trata-se a invenção de um aço ligado OS com teor extrabaixo de carbono, para utilização em op£ rações'de estampagem e que apresenta boas característi^ cas de resistência à corrosão atmosférica. A proprieda de de estampabilidade é obtida pela adição de elemen -tos formadores de carbonltretús, como o titânio e nió-10 bio, em níveis adequados à minimizaçâo do fenômeno de envelhecimento por deformação, sem o comprometimento de outras características mecânicas desejadas no material. E ainda conferida ao aço tesistência à corrosão atmosférica pela adição, em teores adequados, dos ele-15 mentos antimônio, cromo, vanádio e boro. .