Aceros Dual Phase y Complex Phase

Transcripción

1 Automotive Worldwide Aceros Dual Phase y Complex Phase Extracto del catálogo de productos - edición 2008 para Europa Advertencia: los datos presentes pueden cambiar. Les invitamos a que se pongan en contacto con nuestros equipos comerciales para obtener para un pedido concreto la respuesta a sus necesidades. Para cualquier otra información complementaria, pueden escribirnos a la dirección: [email protected]

2 Aceros Dual Phase y Complex Phase Aceros de muy alta resistencia Presentación Los aceros Dual Phase se distinguen por un gran equilibrio entre resistencia y estampabilidad. Este equilibrio procede de la microestructura, que consiste en una fase dura (martensita o bainita) dispersa por una matriz ferrítica dúctil. Además tienen una capacidad de consolidación considerable. Esta propiedad les aporta no sólo una buena aptitud para la distribución de las deformaciones que favorece la estampabilidad, sino también unas características en pieza acabada muy superiores a las del metal sin conformar. Es el caso del límite elástico, entre otras. Este elevado nivel de resistencia mecánica que se obtiene en las piezas acabadas se traduce en una resistencia a la fatiga excelente y una capacidad de absorción de la energía muy buena, lo que hace que estos aceros sean muy adecuados para piezas estructurales y de refuerzo. Su sólida consolidación, combinada con un efecto BH pronunciado, los hace particularmente aptos para aligerar piezas de piel y estructurales. Sin embargo, en la industria del automóvil, algunas piezas que requieren el uso de aceros de muy alta resistencia como los armazones o los refuerzos de puerta son de formas sencillas. Como resultado, el acero se deforma poco y la ventaja derivada de la excelente consolidación de los aceros Dual Phase se pierde. Por este motivo, ArcelorMittal ha desarrollado versiones de acero Dual Phase modificadas (HY High Yield Strength y también HHE High Hole Expansion, una calidad con valores altos de expansión de agujero) que ofrecen límites elásticos elevados a la entrega y propiedades de deformación interesantes tanto en plegado como en bordes recortados. Estas nuevas versiones corresponden a las calidades Complex desarrolladas sobre todo en el mercado alemán. Aplicaciones Habida cuenta de su gran capacidad de absorción de la energía y de su buena resistencia a la fatiga, los aceros Dual Phase laminados en frío son especialmente adecuados para la fabricación de piezas estructurales y de seguridad para el automóvil, como largueros, travesaños y refuerzos. El acero permite fabricar piezas visibles con una resistencia a la indentación un 20% superior a la de los aceros de alta resistencia convencionales, lo que supone un aligeramiento potencial del orden del 15%. Gracias a sus altas propiedades, el acero laminado en caliente permite aligerar las estructuras mediante la disminución de los espesores. En el automóvil es particularmente útil para: Llantas; Perfiles ligeros; Asientos de muelle de amortiguadores; Elementos de fijación. Parachoques de Dual Phase 1180 HY (esp.: 1,35 mm)

3 Refuerzo central de Dual Phase 980 LCE Placa de asiento de HHE (esp.: 1,5 mm) Llanta de laminado en caliente ArcelorMittal dispone de un conjunto de datos relativos a la conformación y a las propiedades de uso de toda la gama de aceros Dual Phase. Para integrar estos aceros en la fase de diseño, un equipo de expertos puede realizar estudios específicos basados en modelizaciones o en ensayos de caracterización. Designación y norma pren (sin revestir) pren EN (electrocincado) EN :2007 ( /Galvannealed) HCT450 HCT450+ZE HCT450+Z/ZF HCT500 HCT500+ZE HCT500+Z HCT600 HCT600+ZE HCT600+Z/ZF HHE HCT600C HCT600C+ZE / Dual Phase 780 LCE HCT780 HCT780+ZE HHE HCT780C HCT780C+ZE Dual Phase 980 LCE HCT980 HCT980+ZE HCT980C HCT980C+ZE FF280DP Dual Phase 980 HHE HCT500+Z HCT780+Z/ZF HCT980+Z/ZF

4 Dual Phase 1180 HY HDT580 FF280DP (Full Finished): calidad especialmente desarrollada para las piezas de piel. HHE: High Hole Expansion, calidad con alto valor de expansión de agujero. Recomendamos esta versión para piezas que requieran prestaciones en expansión de agujeros, para plegados particularmente intensos y para bordes recortados que puedan estar sometidos a un esfuerzo elevado. LCE: Low Carbon Equivalent, calidad de bajo carbono equivalente para optimización de las propiedades de uso. HY: High Yield Strength, calidad con un alto límite elástico del material de partida. Estas correspondencias se ofrecen a título indicativo. En general, las clases de acero de ArcelorMittal ofrecen propiedades mecánicas con especificaciones más estrictas (véase el cuadro siguiente). Características técnicas Propiedades mecánicas Especificadas para chapas sin revestir, sobre probeta ISO 20x80 ST - Sentido transversal (perpendicular al sentido de laminado) / - Sentido de laminado Re (MPa) A (%) A (%) L0 = 5,65 S Rm (MPa) L0 = 80 mm (mm) 0 e < 3 mm e 3 mm FF280DP* () FF280DP* (ST) n BH2 (MPa) Sentido 27 0,16 ST 25 0, , ,15 ST HHE* LCE HHE Dual Phase 980 LCE ST Dual Phase 980 HHE Dual Phase 1180 HY * Las garantías de esta calidad pueden cambiar. FF280DP (Full Finished): calidad especialmente desarrollada para las piezas de piel. En el caso del FF280DP de espesor inferior o igual a 0,7 mm, los valores mínimos de alargamiento a la rotura garantizados deben reducirse en 2 unidades. HHE: High Hole Expansion, calidad con alto valor de expansión de agujero. Recomendamos esta versión para piezas que requieran prestaciones en expansión de agujeros, para plegados particularmente intensos y para bordes recortados que puedan estar sometidos a un esfuerzo elevado. LCE: Low Carbon Equivalent, calidad de bajo carbono equivalente para optimización de las propiedades de uso. HY: High Yield Strength, calidad con un alto límite elástico del material de partida. Composición química (%) C Max Mn Max Si Max 0,08 1,6 1,6 FF280DP 1,6 2,1 HHE 1,6 0,17 2,2 LCE 2,0 HHE 2,0 Dual Phase 980 LCE 2,4 0,18 2,4

5 Dual Phase 980 HHE 0,18 2,4 Dual Phase 1180 HY 0,18 2,4 0,09 1,0 0,25 FF280DP (Full Finished): calidad especialmente desarrollada para las piezas de piel. HHE: equivalente al CP 600 HHE: equivalente al CP 780 : equivalente al CP 980 HHE: High Hole Expansion, calidad con alto valor de expansión de agujero. Recomendamos esta versión para piezas que requieran prestaciones en expansión de agujeros, para plegados particularmente intensos y para bordes recortados que puedan estar sometidos a un esfuerzo elevado. LCE: Low Carbon Equivalent, calidad de bajo carbono equivalente para optimización de las propiedades de uso. HY: High Yield Strength, calidad con un alto límite elástico del material de partida. Los aceros Dual Phase laminados en frío sin revestir y revestidos por electrocincado se producen industrialmente desde 2003 mediante el procedimiento de templado TWICE (Turbulent Water Immersed Cooling Equipment). Este procedimiento, que se caracteriza por velocidades de enfriamiento superiores a los 1000 C por segundo después de la fase de mantenimiento a alta temperatura, permite elaborar aceros Dual Phase con composiciones químicas menos cargadas. Los productos HHE, HHE y LCE son ejemplos de este tipo de aceros. Las propiedades de uso de los aceros Dual Phase están garantizadas por el control del proceso de fabricación. En concreto, el control del ciclo de recocido (temperaturas, velocidad de enfriamiento) garantiza la obtención de la microestructura Dual Phase y la reproducibilidad de las características mecánicas. Revestimientos y acabados superficiales disponibles

6 Sin revestir Electrocincado Galvannealed HHE O LCE HHE Dual Phase 980 LCE O O O Dual Phase 980 HHE Dual Phase 1180 HY FF280DP * = disponible / O = en desarrollo * disponible para piezas de aspecto consúltenos la disponibilidad para piezas de aspecto No dude en consultarnos sobre la disponibilidad de los productos en desarrollo o no indicados. FF280DP (Full Finished): calidad especialmente desarrollada para las piezas de piel. HHE: equivalente al CP 600 HHE: equivalente al CP 780 : equivalente al CP 980 HHE: High Hole Expansion, calidad con alto valor de expansión de agujero. Recomendamos esta versión para piezas que requieran prestaciones en expansión de agujeros, para plegados particularmente intensos y para bordes recortados que puedan estar sometidos a un esfuerzo elevado. LCE: Low Carbon Equivalent, calidad de bajo carbono equivalente para optimización de las propiedades de uso. HY: High Yield Strength, calidad con un alto límite elástico del material de partida. Consejos de uso y aplicación Conformación Los aceros de la línea Dual Phase ofrecen un equilibrio excelente entre resistencia y estampabilidad. Esto se debe a su gran ductilidad y su elevada capacidad de consolidación desde el principio de la deformación, que garantiza una distribución homogénea de las deformaciones que reduce las pérdidas de espesor. Así, en el caso de un acero, el límite elástico puede aumentar en torno a 120 MPa después de una deformación plástica del 2% por tracción uniaxial (fenómeno descrito como Endurecimiento por deformación ). El límite elástico se puede aumentar aún más por Bake Hardening después la cocción de la pintura (BH2). El acero también permite fabricar piezas de piel, gracias a su excelente comportamiento en expansión y en tracción transversal. La gama de aceros Dual Phase se puede estampar en prensas clásicas optimizando los ajustes. Así, en el caso de un acero Dual Phase 600, los esfuerzos de estampación serán en torno a un 20% superiores a los de un acero de tipo microaleado (HA) del mismo espesor. Conviene indicar que estos aceros, sobre todo las mejores calidades, son sensibles al fenómeno conocido como recuperación elástica. Además, es preciso tener en cuenta el control de la geometría de la pieza durante el diseño (radios de matriz pequeños, refuerzos perpendiculares al pliegue para dar rigidez a las piezas abiertas, etc.) y también durante la definición de la gama de estampación (sobreplegado, calibrado, ataque de los radios, aplicación de fuerzas de retención más altas en la garra de sujeción, etc.). A este respecto, ArcelorMittal ha desarrollado un saber hacer específico de control de la recuperación elástica mediante el diseño de piezas y matrices de estampación (método OUTIFO). La gama de calidades Dual Phase se completa con las calidades HHE (High Hole Expansion). Estas calidades están recomendadas en el caso de rebordes o agujeros sometidos a esfuerzo, ya sea por expansión o por plegado, y también en caso remate de bordes por plegado. Curvas límite de conformación de la familia de aceros Dual Phase laminados en frío (datos típicos) Consúltenos si desea datos sobre la conformación de aceros Dual Phase con espesores y revestimientos específicos. Soldabilidad

7 Los aceros Dual Phase, aunque están mucho más aleados que los aceros HA, sueldan muy bien por resistencia por puntos con los procedimientos clásicos ajustando los parámetros. A continuación se ofrecen algunos ejemplos de rangos de soldabilidad, obtenidos según la norma ISO (rotura con desbotonamiento completo) para los aceros, 500, 600, 780 y 980 HY con distintos espesores y revestimientos. Espesor (mm) Revestimiento Rango de soldabilidad (ka) Galvannealed En el caso de las versiones revestidas (galvanizadas y galvanizadas aleadas), los ensayos de vida útil de los electrodos conducen a resultados característicos del tipo de revestimiento considerado. El sustrato Dual Phase no influye en los valores de vida útil obtenidos. En soldadura por arco MAG (Metal Active Gas) a tope o a solape, la dureza máxima de la zona fundida no supera los 0 HV en el caso del, con independencia de los parámetros. Las formas de los cordones de soldadura responden a la calidad B de la norma ISO Se recomienda utilizar los siguientes consumibles: Metal de aportación: Alambre tipo G3Si1 NF EN 440; Gas de protección: Ar + 8% CO2. Los aceros Dual Phase presentan una resistencia mecánica excelente en la soldadura láser con solapamiento. Sobre la base de su experiencia (caracterización de sus productos), ArcelorMittal puede proporcionarle la asistencia técnica necesaria para adaptar los parámetros de soldadura a los aceros Dual Phase. Fatiga La resistencia a la fatiga, una de las principales ventajas de este acero, se puede caracterizar por el límite de fatiga (expresado en esfuerzo máximo). La resistencia a la fatiga se mejora aún más mediante un tratamiento térmico de cocción de la pintura. A continuación se incluyen 6 algunos ejemplos de límites de fatiga a 5.10 ciclos medidos en tracción ondulada con una relación de carga Rs = 0,1 en metal listo para entrega, sin cataforesis: 6 Espesor (mm) Revestimiento σd A 5.10 CICLOS (MPa) a esfuerzo máximo 1,2 Sin revestir 479 1,5 Galvannealed 468 1,5 Galvannealed 520 A modo de ejemplo, en el cuadro siguiente se presenta el límite de fatiga a dos millones de ciclos del laminado en caliente, medido en amplitud de tensión y obtenido en tracción ondulada con la misma relación de carga. 6 Espesor (mm) 3,9 Revestimiento σd A 2.10 CICLOS (MPa) a esfuerzo máximo Sin revestir 449 Como se puede comprobar, los aceros Dual Phase presentan un buen comportamiento de resistencia a la fatiga. ArcelorMittal puede poner a disposición de sus clientes una base de datos que recoge el comportamiento a la fatiga de los aceros de la gama Dual Phase. Resistencia al choque Los aceros Dual Phase han sido caracterizados en compresión axial sobre estructura omega con chapa de cierre soldada por puntos y en flexión de 3 puntos sobre probeta de sección abierta. Los ensayos han demostrado que estos aceros presentan un comportamiento a los choques muy bueno. La gráfica siguiente muestra el esfuerzo máximo antes de la formación de pliegues de los aceros Dual Phase en comparación con otras calidades de espesor ISO 1,50 mm, en flexión de 3 puntos. A título indicativo, el Dual Phase 980 permite un aligeramiento del orden del 29% respecto de un acero ArcelorMittal 04. Probeta de flexión de 3 puntos de Dual Phase 980 después de un choque a km/h

8 Fuerza máxima durante un choque en flexión (esp.: 1,5 mm) ArcelorMittal Actualización: