Brevet FR2008590A1 — publié le 19700123

L'invention concerne un acier pour emboutissage et un procédé de fabrication de cet acier; plus particulièrement, elle est caractérisée par le fait que l'on diminue la teneur en Mn et S et que l'on règle convenablement la teneur en de manière 5 à obtenir des aciers effervescents doués d'une excellente capacité de formage à la presse. Antérieurement, on connaissait des procédés permettant de fabriquer de la tôle d'acier présentant une excellente capacité d'emboutissage. 10 Des aciers effervescents et aciers calmés à l'aluminium ayant subi un recuit de décarburation ou bien auxquels on a ajouté des éléments spéciaux tels que Ti, Gu etc.. servent à fabriquer des tôles laminées à froid. Mais c'est un fait bien connu que ces aciers sont tous coûteux. Bien entendu, pour que 15 les aciers laminés à chaud puissent servir à cet effet, on adopte une température de finissage plus élevée et une température élevée d'enroulement. Toutefois, l'addition d'éléments tels que Al, Ti, P, etc. augmente le prix de revient et ne convient pas à l'utilisation 20 ordinaire. L'acier effervescent pauvre en carbone et laminé à chaud, même si l'on applique dés températures plus élevées de finissage et d'enroulement, présente un allongement d'environ 40-44 % pour une épaisseur de 1,6 mm et il est extrêmement difficile de l'a-25 méliorer. Généralement, quand on veut utiliser l'acier effervescent ordinaire sans recuit de décarburation, il faut réaliser l'amélioration de la capacité d'emboutissage en adoptant des conditions optimales pour la fabrication après le processus de 30 laminage à chaud. L'effet de ces conditions est limité; la valeur moyenne (y) appelée indice de Lankfort est d'environ 1,50 au mieux, alors que ci-dessus elle est habituellement de 1,30; l'amélioration de la capacité d'emboutissage de l'acier est donc limitée par sa nature même. 35 Compte tenu des problèmes ci-dessus qui se posent dans la technique, l'invention parvient à améliorer la capacité de formage à la presse avec un faible prix de revient de l'acier effervescent. 69 15701 -2- 2008590 L'un des buts de l'invention est de fournir un acier ayant une excellente capacité d'emboutissage grâce à de multiples effets par suite desquels la teneur en Mn et S est inférieure à celle de la technique antérieure tandis que la teneur 5 en est réglée dans une gamme appropriée. Un autre but de l'invention est de fournir un acier doué d'une bonne capacité d'emboutissage même dans le cas où l'on a seulement appliqué un processus de laminage à chaud. D'autres buts de l'invention apparaîtront dans la des-10 cription détaillée ci-après. Les expériences de l'inventeur ont mis en lumière le fait suivant. Tout le soufre est contenu dans l'acier sous forme d'inclusion non métallique et on considère généralement avantageux 15 que la "ceueur en soufre soit faible. Toutefois, une étude faite sur l'effet produit par le soufre seul sur les propriétés des tôles d'acier laminées à chaud et à froid a prouvé qu'il est relativement faible en comparaison d'autres conditions de fabrication et que si l'on n'abaisse pas 20 trop la teneur en soufre, on ne peut pas voir d'amélioration apparente des propriétés. On utilise le manganèse comme réducteur dans l'acier liquide et il est nécessaire aussi à l'élimination d'une influence défavorable causée par le soufre dans l'acier. Donc, il n'est 25 pas avantageux de diminuer trop sa proportion» L'effet du manganèse ..seul sur les propriétés mécaniques est considérable - dans l'acier effervescent pauvre en carbone. Toutefois, on-a trouvé que les propriétés mécaniques de l'acier, spécialement la capacité d'emboutissage, sont remar-30 quablement améliorées quand on abaisse la tene'ur en jun et S. Il est bien connu que même un acier dont la-teneur en oxygène se situe dans la même gamme que celle de 1,' acier effervescent ordinaire est satisfaisant. . Toutefois, quand la teneur en Mn est plus faible et la 35 teneur en 0^ plus élevée, il se forme un certain nombre d'oxydes très fins (inférieurs à 1 micron par exemple) qui. se. dispersent dans l'acier; cela nuit à la croiss_ance; du. grain cristallin, em-pêchanc ainsi l'amélioration des propriétés mécaniques. Quand 69 15-701 on abaisse la teneur en 02 grâce à un traitement approprié, par exemple par un processus bien connu de dégazage sous vide,il est possible d'améliorer les propriétés de l'acier effervescent grâce aux multiples effets d'une teneur diminuée en Mn et S. 5 Voici la composition chimique de l'acier à utiliser dans 1'invention : C 0,02 - 0,15 % Mn 0,05 - 0,25 % S moins de 0,010 % 10 Og de préférence moins de 350 parties par million par dégazage. La limite supérieure de la teneur en carbone est fixée à 0,15 % parce qu'une plus forte teneur augmente la solidité des tôles laminées à chaud ou à froid, rendant ainsi l'emboutissage 15 difficile. La limite inférieure de la teneur en C est fixée à 0,02 %, les processus ordinaires de raffinage dans la fabrication de l'acier ne peuvent donc pas être employés pratiquement. Généralement, la fragilité à haute température causée par la teneur en S peut être empêchée par une teneur en Mn dé-20 terminée en comparaison de la teneur en S. Toutefois, les expériences de l'inventeur prouvent apparemment qu'une teneur en Mn de 0,005 - 0,25 % avec une teneur en S inférieure à 0,01 % exerce un effet suffisant non seulement en empêchant la fragilité susdite mais encore en améliorant la capacité de formage 25 à la presse par suite des effets multiples de la teneur diminuée en Mn et S. Quand la teneur en Mn est supérieure à 0,25 %> il devient très difficile d'obtenir une capacité de formage à la presse supérieure à celle de l'acier effervescem; ordinaire pauvre en carbone. Quand la teneur en Mn est inférieure à 0,05 %» 30 il est impossible de régler le processus de réduction et d'empêcher la fragilité à haute température. Par suite, on n'arrive pas à fabriquer pratiquement de tôles. Une teneur en S supérieure à 0,01 % n'améliore pas les propriétés mécaniques de l'acier. Outre la raison ci-dessus, la 35 teneur en S doit être inférieure à 0,01 % de manière à maintenir une faible teneur en Mn même si l'on tient compte de la ségrégation dans l'acier. On donne ci-après des exemples de l'invention. 69 1570V 2008590 10 15 Exemple 1 Tôles d'acier laminées à chaud (épaisseur 1,6 mm) pour emboutissage. Composition chimique : A B D : acier effervescent pauvre en carbone : acier effervescent pauvre en carbone auquel on a donné une teneur en S inférieure à 0,01 % : acier de l'invention dont les teneurs en Mn et S sont respectivement inférieures à 0,25 % et à 0,01 % : acier de l'invention dont la teneur en 02 est'en outre rendue inférieure à .350 parties par million. c Mn p s °2 (A) 0,05 0,32 0,011 0,019 0,047 (B) 0,05 0,33 0,015 0,006 0,041 (c) 0,05 0,14 0,013 0,006 0,042 (D) 0,03 0,16 0,009 0,006 0,022 On lamine à chaud en continu les aciers ci-dessus, dans des conditions uniformes, jusqu'à une épaisseur de 1,6 mm. Les propriétés mécaniques sont les suivantes : 20 Température de finissage, °c Température de refroidissement ,°C Limite élastique, 2 kg/mm Eésistance à la traction, p. kg/mm Allongement, % Indice d'Erio-sen, mm Indice de cuvette conique, mm A 820 600 24,2 34,2 ^•5,5 12,4 61,5 B 820 600 23,4- 33,0 46,6 12,3 61,5 c 820 600 21,3 30,7 50,1 12,8 61,2 D 820 600 18,4 28,2 4-9,7 12,5 60,7 25 30 Exemple 2 Tôles d'acier réduites pour emboutissage (épaisseur 0,8 mm) La composition chimique des matières est la même que dans l'exemple 1. Les propriétés mécaniques sont les suivantes, quand la température de recuit est de 720°C. ! * COPY 69 15701' "5" 2008590 Limite é-lastique, kg/mm^ Eésistance à la traction, £ kg/mm Allongement, % Indice d' Ericsen, mm Indice de cuvette conique, mm Indice moyen de Lankfort, Y A 21,5 31,1 4-7,0 10,7 37,7 1,34- B 20,2 30,7 4-7,5 11,0 37,3 1,40 C 20,1 30,6 49,2 11,1 37,1 1,58 D 18,7 29,3 52,8 11,4 36,8 1,70 10 Comme on le voit clairement par les exemples ci-dessus, les aciers effervescents selon l'invention présentent des propriétés supérieures à ceux des procédés usuels. Dans le cas de l'acier laminé à chaud, l'amélioration se traduit spécialement par une diminution de la limite élastique et une augmentation 15 de l'allongement; dans le cas de l'acier laminé à froid, l'invention est caractérisé par le fait qu'elle donne un acier ayant un indice de Lankfort plus élevé. Ainsi, l'invention permet d'obtenir un acier effervescent avantageux pauvre en carbone présentant une excellente capacité de formage à la presse, qu'on ne 20 pouvait pas obtenir par le procédé usuel de fabrication d'acier effervescent pauvre en carbone. Il n'y a pas de limite à l'abaissement de la teneur en S et en Og dans l'invention. On peut appliquer n'importe quel procédé de désuifuration et de dégazage. ? COPY 69 15701 -6- 2008590 - BETOUDIOATIOHS - 1 - Acier effervescent pauvre en carbone, caractérisé par le fait qu'il contient 0,02 - 0,15 % de G» 0,05 — 0,2^ % de Mn, au maximum 0,Q10 % de S, le rest;e étant formé de Ee et d'im- 5 puretés inévitables, de sorte qu'il présente une excellente capacité de formage à la presse. 2 - Acier selon la revendication 1, caractérisé par le fait que sa teneur en 02 est inférieure à 350 parties par million. 3 - Acier effervescent laminé à chaud présentant une ex-10 cellente capacité de formage à la presse et caractérisé par le fait qu'il contient 0,02 - 0,15 % de C, 0,05 - 0,025 % &e Mn, au maximum 0,010 % de S et que le reste est formé de Fe et d'impuretés inévitables. 4 - Acier selon la revendication 3, caractérisé par le 15 fait que sa teneur en 02 est inférieure à 350 parties par million. 5 - Procédé de fabrication d'un acier effervescent pauvre en carbone caractérisé par le fait qu'il comporte un stade de désulfuration abaissant la teneur en S en dessous de 0,01 %, 20 un stade de réglage qui amène la teneur en Mn à 0,05 - 0,25 % puis un stade de dégazage qui abaisse la teneur en 02 en dessous de 350 parties par million.