Brevet FR2004184A1 — publié le 19691121

La présente invention est relative à des tiges d'acier lemi- né à chaud, à des fils étirés à froid et à un procédé de fabrication de ces fils. Pour fabriquer les fils étirés à froid, en particulier les fils destinés à servir dans les produits en fils câbles, comme les câbles métalliques, on est obligé de soumettre la tige à un patentage à température moyenne avant étirage à froid, et de faire un nouveau patentage au moins une fois avant réduction au diamètre final du fil. Ce traitement de patentage supplémentaire augmente le pris de production et il est souhaitable d'éliminer l'un des traitements de patentage. Il est apparu également que les caractéristiques physiques des tiges et fils produits à partir d'une même charge d'acier varient considérablement même en des points différents dans une tige ou un fil individuel. La demanderesse a trouvé qu'en ajoutant du vanadium, soit seul soit avec du molybdène, à des aciers normalement utilisés pour les fins indiquées plus haut, on peut obtenir un produit plus uniforme même lorsqu'on élimine un ou plusieurs patentages. L'invention est particulièrement adaptée pour la fabrication de fils de grandes dimensions, d'environ 2,5 mm de diamètre et plus, qui sont soumis à de fortes strictions d'environ 60 % ou plus en cours de fabrication. En conséquence l'invention concerne une tige ductile d'acier laminé à chaud de haute résistance, caractérisée en ce qu'elle est composés d'acier contenant essentiellement 0,65 à 1,00 % de carbone, 0,25 à 1,20 % de manganèse, 0,35 % au maximum de silicium, 0,20 % au maximum de molybdène, 0,03 à 0,15 % de vanadium, 0,20 % au maximum d'aluminium, 0,05 % au maximum de soufre, 0,012 % au maximum d'azote, 0,05 % au maximum de phosphore, le reste étant constitué par le fer et d'autres éléments à l'état de traces, cette tige laminée à chaud pouvant subir une striction mesurée dans un essai de traction d'au moins 25 %. L'invention vise encore un procédé pour fabriquer un fil étiré à froid, à partir d'une tige d'acier laminé à chaud fabriqué avec un acier composé essentiellement de 0,65 à 1,00 % de carbone, 0,25 à 1,20 % de manganèse, 0,35 % au maximum de silicium, 0,20 % au maximum de molybdène, 0,03 à 0,15 % de vanadium, 0,20 % au maximum d'aluminium, 0,05 % au meximum de soufre, 0,012 % au maximum d'azote, 0,D5 % au maximum de phosphore, cette tige d'acier étant étirée à froid jusqu'à la dimension défi nitive en ne faisant qu'un traitement de patentage, la striction étant au moins de 60 % approximativement. Conformément à l'invention, on ajoute de 0,03 à 0,15 % de vanadium et jusqu'à 0,20 % de molybdène aux sciers communément employés pour fabriquer les fils étirés à froid, la quantité de vanadium ajouté diminuant quand on augmente la quantité de molyb- dène. Les aciers visés renferment 0,65 à 1,o % de carbone, 0,25 à 1,20 % de manganèse, 0,35 % au maximum de silicium, 0,20 % au maximum d'aluminium, 0,05 % au maximum de soufre, 0,012 % au ma zimum d'azote, 0,05 % au maximum de phosphore, 0,20 % au maximum de molybdène, 0,03 à 0,15 % de vanadium, le reste étant constitué par du fer et d'autres éléments comme le cuivre, l'azote et le chrome à l'état de traces. Un exemple type présente à l'analyse les résultats suivants: 0,75 % de carbone, 0,74 % de manganèse, 0,23 % de silicium, 0,015 % de soufre, 0, 048 % d'aluminium, 0,09 % de molybdène, 0,05 % de vanadium, le reste étant constitué par du fer et d'autres éléments comme l\Le cuivre, l'azote et le chrome à l'état de traces. Des tiges de dimension variées sont laminées à chaud à partir de cet acier. Les diamètres après laminage sont de 5,95 mm, 8,75 mm et 7,95 mm. La tige de 7,95 mm est soumise à un patentage à température moyenne et étirée en sis passes jusqu'au diamètre de 3,8 mm.Ce patentage est un traitement thermique classique au cours duquel on chauffe une tige ou un fil à une température voisine de 870 C et on trempe immédiatement dans un bain de plomb fondu à 525 C. Le temps de séjour dans le plomb peut varier suivant la vitesse de parcours et la longueur d'immersion dans le bain, mais pour les tiges et les fils de grand diamètre le temps est généralement de l'ordre d'une minute. Ce fil étiré à froid a une résistance à la traction de 17.780 kg/cm2 avec un écart type de 287 kg/cm2, en comparaison d'un écart type de l'ordre de 560 kg/cm2 pour des fils analogues sans les additions de vanadium ou de molybdène. Les essais de torsion donnent des résultats uniformes d'une façon surprenante avec 85 tour@ de 360 per mètre de longueur. Un autre exemple type présente à l'analyse les résultats suivants: 0,70 % de carbone, 0,61 % de manganèse, 0,22 % de silicium, 0,021 % de soufre, 0,013 % de phosphore, 0,11 % de vanadium, le reste étant constitué par du fer et des traces usuelles. Bien que la demanderesse ait constaté qu'il est possible d' étirer à froid la tige laminée à chaud, jusqu'à la dimension définitive avec seulement un traitement de patentage, dans les exemples qui suivent les tiges laminées à chaud subissent le patentage à température moyenne et subissent une striction relativement faible, par étirage à froid, de manière à obtenir une section droite circulaire uniforme. Ceci est fait pour déterminer exactement l'aire de la section droite, de façon à mesurer avec exactitude les propriétés de la tige et du fil. Le fil ainsi formé subit un nouveau patentage et une forte striction jusqu'à sa dimension définitive. TABLEAU I Propriétés mécaniques et Analyse chimique Fil étiré après patentage à température moyenne Acier Dimension Moyenne du fil C Mn P S Si Mo Va 1 7,85 mm 0,75 0,74 0,008 0,015 0,23 0,09 0,05 2 4,95 0,75 0,74 0,008 0,015 0,23 0,09 0,05 3 7,35 0,70 0,61 0,013 0,020 Q,22 0,11 4 7,35 0,77 0,70 0,009 0,022 0,20 5 7,35 0,79 0,62 0,009 0,020- 0,25 6 7,35 0,79 0,62 0,009 0,018 0,27 7 7,35 0,79 0,62 0,009 0,018 0,27 ss 7,35 0,79 0,73 0,020 0,034 0,25 Résistance à la traction striction % kg/cm2 Acier Moyenne Ecart type Moyenne Ecart type 1 12.193 108,7 47,8 2,50 2 12. 165 113,5 56,7 -1,96 3 12.233 91,4 47 1,6 4 12.220 28,1 36,7 1,5 5 12.325 24,6 36 1,2 6 12.094 30,2 36,4 4,5 7 12.057 30,9 8 11.720 1i,o 43,5 4,9 Le Tableau I fait apparattre les propriétés des fils faits avec les divers aciers après l'étirage à froid initial et le patentage qui le suit. Les échantillons 1, 2,3 sont préparés suivant l'invention, tandis que les autres résultent d'une fabrication analogue sans contenir toutefois de vanadium ni de molybdène. Les essais ne font pas ressortir de différence essentielle dans la résistance à la traction, mais les échantillons 1,2 et 3 sont bien plus uniformes, avec un écart type sensiblement plus faible que celui des autres échantillons. Le pourcentage de stric tion indique que les aciers suivant l'invention ont de meilleures propriétés -de ductilité alors que l'écart type de la striction des échantillons 4 et 5 est plus faible que celui des échantillons 1,2 et 3, le pourcentage de striction est tellement plus faible que ce fil est d'une qualité sensiblement plu9 médiocre. TABLEAU II Propriétés mécaniques Fil étiré de section ronde Acier Dimension Résistance Ecart Torsion Striotion Allonge mm moyenne à type moyenne moyenne ment la traction kg/cm2 tours/ en % moyen kg/cm2 mètre mm 1 2,85 21.800 253 85 40 43,2 2 23.500 281 135 40 43,2 3 2,85 20.690 176 80 44 53,4 4 5 ) 2,85 21.380 612 6 ) 8 2,85 21.440 471 85 Le Tableau II fait apperaître les propriétés mécaniques de certains des fils du Tableau I lorsqu'ils sont étirée aus dimen- sions indiquées sans patentage intermédiaire.On remarquera que l'écart type de la résistance à la traction est bien plus faible pour les échantillons 1,2 et 3 que pour les fils classiques 4,5, 6 et 8. Ceci treduit l'uniformité du produit. Bes essaims de torsion moyenne sont faits seulement sur les fils conformes à l'in- vention et sur l'échantillon 8. Ils font spparaItre peu de différence. La striction moyenne et l'allongement moyen ntapparais- sent que pour les fils suivant l'invention du fait que les autres aciers ont été soumis aux épreuves précédemment à un moment où il n'était pas habituel de faire de tels essais. Il faut noter que la striction moyenne, tout en étant plus faible si on la compare à celle des fils avant la striction finale, est cependant plus grande que celle des fils sans addition de vanadium et de molybdène avant les opérations finales d'étirage. Le fil de 4,95 mm traite par patentage à température moyenne (échantillon 2), de composition conforme à l'invention, est étiré encore plus jusqu'à un diamètre de 1,6 mm. En raison de cette plus grande striction, la résistance à la traction est plus élevée, mais l'écart type est encore bien inférieur à celui des échantillons 4, 5, 6 et 8. Ceci fait ressortir une plus grande uniformité du produit suivant l'invention, meme lorsque le fil est étiré à des niveaux élevés de traction. Revendications - - Une tige ductile d'acier laminé à chaud de haute résis- tance, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un acier contenant essentiellement 0,65 à 1,00 % de carbone, 0,25 à 1,20 % de manganèse, 0,35 % au maximum de silicium, 0,20 % au maximum de molybdène, 0,03 à 0,15 % de vanadium, 0,20 % au maximum d'aluminium, 0+05 % au maximum de soufre, 0,012 % au maximum d'azote, 0,05 % au maximum de phosphore, le reste étant constitué de fer et d'autres éléments à l'état de traces, cette tige laminée h chaud pouvant subir une striction, mesurée dans une épreuve de traction, d'au moins 25 %. 2 - Une tige d'acier laminé à chaud suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'acier est essentiellement constitué de 0,70 % de carbone, 0,61 % de manganèse, 0,22 % de silicium, 0,11 % de vanadium, 0,02 % de soufre, 0,013 % de phosphore, le reste étant constitué de fer et d'autres éléments à l'état de traces. 3 - Un fil fortement étiré à froid fabriqué à partir de la tige suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il peut subir une striction mesurée dans une épreuve de traction, d' au moins 25 %. 4 - Un procédé pour fabriquer un fil étiré à froid, caractérisé en ce que l'on opère -sur une tige d'acier laminée à Chaud, constituée par de l'acier essentiellement composé de 0,65 à 1,00% de carbone, 0,25 à 1,20 % de mangenèse, 0,35 % au meximum de silicium, 0,20 % au maximum de molybdène, 0,03 % à 0,15 % de vanadium, 0,20 % au maximum d'aluminium, 0,05 % au maximum de soufre, 0,012 % au maximum d'azote, 0,05 % au maximum de phosphore, le reste étant du fer avec d'autres éléments à l'état de traces, cette tige étant étirée à froid jusqu'à la dimension finale, en n' appliquant qu'un seul traitement de patentage, la striction atteignant au moins 60 % environ. 5 - Un procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'acier est essentiellement composé de 0,70 % de carbone, 0,61 % de manganèse, 0,22 % de silicium, 0,11 % de vanadium, 0,02 % de soufre, 0,013 % de phosphore, te reste étant du fer avec d'autres éléments à l'état de traces ; 6 - Un procédé suivant la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le patentage est effectué après que la tige d'acier laminé à chaud ait été étirée à froid à une dimension intermé diaire. 7 - Un procédé suivant la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le patentage est effectue avant tout étirage à froid.