Brevet FR2000045A1 — publié le 19690829

L'invention concerne un procédé de fabrication par laminage, à partir d'aciers de construction au carbone et alliés, de barres et de profilés présentant des dimensions transversales plus grandes, dépassant 4 mm, que celles des éléments qui ont été laminés iusqu'à présent à chcud. Les méthodes actuelles de calcul des constructions en acier admettent comme critère de résistance de base la limite d'élasticité conventionnelle ou effective Re. C'est pourquoi la tendance générale est d'atteindre, pour les matériaux de construction, les plus grandes valeurs possibles de la limite d'élasticité ainsi qu'un indice élevé de l'amélioration qualitative d'un acier qui est exprimé par le rapport de la limite d'élasticité à la résistance à la rupture Re/Rm. Les procédés de fabrication de tôles, de barres et de profilés prévoient aussi bien le laminage à chaud que le laminage a froid et l'étirage. Pour des raisons d'économie et de technologie, les tôles fines sont fabriquées, généra-lement, par laminage à froid. Les produits obtenus, ainsi, se caractérisent, en comparaison aux produits fabriqués par déformation plastique à chaud, par une grande résistance Rm, un allongement relativement réduit (05 ou a]g) ainsi que par une bonne qualité de la surface et une bonne précision des dimensions. Les tôles et barres épaisses ne sont fabriquées que par laminage â chaud, leur qualité et résistance étant inférieures aux particularités correspondantes des produits traités â froid. On connaTt et on applique des méthodes de laminage de finition à froid de tôles fines et fortes, laminées préalablement à chaud, afin d'obtenir une qualité de surface requise. Pendant le laminage de finition, le matériau est soumis, en une ou plusieurs passes, à un écrouissage global de 0,4 à 2% ; on note/ alors, un accroissement minimum de la dureté et de la résistance, accompagné d'une réduction de la limite d'élasticité, même jusqu'à 30%, ainsi que de la résilience (effet Bauschinger). Le phénomène de l'accroissement de la dureté et de la résistance accompagné de la réduction de la limite d'élasticité, de l'allongement et de la résilience, dû à la transformation par déformation plastique à froid, est généralement connu et mis en application. Les propriétés de résistance des matériaux laminés à froid sont régularisées entre autres par le choix adéquat de l'écrouissage, cependant. 69 00054 2 2000045 les effets de renforcement par traitement à froid, c'est-à-dire les changements de structure et de résistance ne se manifestent nettement qu'au moyen d'écrouis-sages globaux supérieurs à 20%, ce qui est appliqué généralement dans le laminage froid. 5 Etant donné qu'aussi bien le laminage à chaud que la déformation à froid n'assurent pas l'obtention, pour les fabrications en acier, de propriétés mécaniques optimales, des travaux sont entrepris dans le monde entier, visant à perfectionner les aciers, surtout ceux de construction. Afin d'assurer un accroissement de la limite d'élasticité, fout en obtenant 10 un allongement satisfaisant, une bonne résilience et une grande soudabilité des aciers de construction, la technologie actuelle et les travaux de recherches sont orientés dans les voies suivantes : élever le degré d'alliage des aciers, traitement thermomécanique, développement de la méthode de durcissement dispersif de l'acier au moyen d'adjuvants de vanadium, de barylium, de niobium, de titane 15 et d'autres éléments. Bien que ces méthodes assurent une amélioration de la résistance Re et un accroissement du rapport Re/Rm d'environ 0,6 pour les aciers au carbone non traités thermique ment et jusqu'à environ 0,9 pour aciers fortement alliés et traités thermiquement, elles sont cependant très coûteuses en raison du coût des matériaux utilisés, de la dépense de travail et de temps exigée par 20 l'application de ces processus et enfin, par égard à la nécessité de mettre en oeuvre des installations onéreuses pour les traitements thermique. Souvent, le prix de revient de ces aciers est encore plus élevé en raison du grand nombre de rebuts. L'invention a pour but de mettre au point un procédé simple et bon marché 25 de fabrication de tôles, de barres et de profilés à forte épaisseur, à limite d'élasticité la plus élevée possible et d'un bon indice Re/Rm, tout en assurant un allongement satisfaisant, une bonne résilience, ainsi que la possibilité de programmer l'orientation des propriétés "Re" et "a" à un niveau établi d'avance. Conformément à l'invention, le procédé de fabrication de produits laminés 30 à forte épaisseur en aciers de construction au carbone et alliés, répondant au but susmentionné, consiste à soumettre des produits laminés à chaud à un traitement supplémentaire à froid, en une ou plusieurs passes, l'écrouissage unitaire ou global devant se situer dans la gamme des écrouîssages sous-critiques de 5 à 10%. 69 00054 3 2000045 On a constaté qu'un tel traitement à froid, en une ou plusieurs passes avec écrouissage global de 5 à 10%, de produits épais et laminés à chaud augmente sensiblement la limite d'élasticité, la réduction de l'allongement étant infime et comprise dans les limites des normes en vigueur. 5 On a constaté que l'accroissement de la limite d'élasticité est beaucoup' plus rapide que celui de la résistance, sans modifications nettes de la structure cristalline des produits. Par exemple, l'accroissement de la limite d'élasticité de tôles de construction en acier soudable, s'élevait à 70% et le rapport Re/Rm a atteint 0,95 comme pour aciers alliés traités thermiquement. En outre, l'appli-10 cation du procédé selon l'invention permet d'améliorer la qualité de surface, la résistance à l'abrasion et la limite d'endurance, ainsi que de réduire la gamme des divergences dimensionnelles (épaisseur, diamètre), et, par conséquent, d'appliquer sur une plus large échelle une transformation par déformation plastique assurant des tolérances minimales. 15 Les résultats obtenus et les possibilités d'amélioration des propriétés mécani ques par application du procédé selon l'invention sont illustrés par des données relevées â titre d'exemple et se rapportant à l'acier CSt3 dont la composition chimique est, en pourcentage, la suivante : C - 0,13, Mn - 4, P - 0,011, S -0,033, Cr - 0,09, Ni - 0,01, AI - 0,03, Cu - 0,13. 20 Une tôle forte en acier de cette nature a été soumise, après laminage à chaud, à une seule passe â froid assurant un écrouissage qui s'élève à 6% et l'on a obtenu un matériau dont la limite d'élasticité a augmenté de 80% (Re - 43 kg/mm2) sans baisse d'allongement par rapport aux exigences de la "norme PN/H-84010" , selon laquelle Re = 24 kg/mm2 et a^ * 26%. Le rapport 25 Re/Rm s'est accru de 0,7 à 0,9. L'application d'un écrouissage dans les limites de 8 à 10% apporte un nouvel accroissement de Re avec baisse de a^ de 23%, la valeur de 05 n'étant cependant pas inférieure à 20%. L'application du procédé selon l'invention permet de fabriquer, pour un prix de revient relativement bas, de l'acier de construction au carbone et 30 allié soudable et présentant tes plus ha utes valeurs de Re. Il devient ainsi possible de prévoir une nouvelle classe d'aciers au carbone et alliés, à limite d'élasticité accrue qui permettra de réduire la consommation d'acier utilisé comme matériau de construction et dont l'économie est directement proportionnelle â l'accroissement de la limite d'élasticité. De plus, les aciers de 69 00054 4 2000045 construction au carbone fabriqués par procédé selon l'invention peuvent remplacer, dans de nombreuses branches de l'industrie, des aciers alliés et aciers au carbone traités thermiquement, beaucoup plus coûteux. Les possibilités d'utilisation de ces aciers existent pratiquement dans toutes les branches de la technique. 5 A titre d'exemple d'utilisation, on peut citer les clés plates, les tiges, les axes, les goulottes, les godets, les pelles, les charrues et autres éléments de ce genre, par exemple, pour machines et engins miniers, agricoles, de bâtiment. Le procédé selon l'invention peut être appliqué à tous les aciers de construction au carbone et alliés, avant tout aux aciers qui ne vieillissent pas. Les 10 meilleurs résultats sont obtenus avec des aciers de construction au carbone à faible et moyenne teneur en carbone. Les aciers de construction transformés par déformation plastique conformément à l'invention et soumis ensuite à un traitement thermique de recuit à une température de 300 à 400°C, présentent un nouvel accroissement de Re. L'effet d'un nouvel accroissement Re peut être 15 également atteint, selon l'invention, en réalisant un traitement à une température élevée de 100 à 400°C. La valeur optimale est obtenue pour une température de 250°C. L'application du procédé selon l'invention aux aciers qui présentent une tendance au vieillissement dynamique après écrouissage, relève en réalité leurs 20 propriétés de résistance, surtout la limite d'élasticité, mais n'assure pas la stabilité de ces aciers et c'est pourquoi, ils ne peuvent être utilisés qu'en tant qu'aciers destinés aux pièces et produits desquels on ne requiert pas de propriété mécanique stable au fur et à mesure de l'écoulement du temps. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux termes de la description 25 qui précède mais elle en comprend, au contraire, toutes les variantes à la portée d'un homme de métier. §9 (10054 5 2C00045 BEVMDICATIOHS - 1 . Procédé de fabrication, à partir d'aciers de construction au carbone et alliés, de tôles, de barres et de profilés présentant une forte épaisseur, une limite d'élasticité élevée et un rapport Re/Rm compris entre les limites de 0,80 à 0,95, et qui, après un laminage à chaud, sont soumis à un laminage à froid 5 caractérisé en ce que le laminage à froid est réalisé en une ou plusieurs passes en assurant un écrouissage global de 5 à 10%. 2. Procédé selon 1 caractérisé en ce que Se matériau est soumis à un écrouissage à froid, dans une gamme de 5 à 10%, et à une température élevée de 100 à 400°C . 10 3. Procédé selon 1 caractérisé en ce que la matériau déformé à froid en ménageant un écrouissage de 5 à 10%, est soumis à un traitement de recuit à une température de 300 à 400°C. BAD ORIGINAL