Brevet FR2029010A1 — publié le 19701016

La présente invention concerne un acier pouvant constituer un produit de remplacement des aciers effervescents usuels que l'on fabrique en quantités importantes aux Etats-Unis d'Amérique chaque fois que l'on désire tin acier possédant des qualités d'emboutissa-5 ge profond. Cet acier conserve les qualités d'emboutissage profond de l'acier effervescent et donne en outre un meilleur rendement en lingots car ceux-ci doivent être moins chutes. La surface des lingots que l'on obtient par ce procédé est meilleure que celle des lingots en acier effervescent usuel, car on supprime presqu'entiè-10 rement l'effervescence imprévisible du métal dans la lingotière. Les compositions chimiques des aciers de ce type sont fondamentalement similaires à celles d'un acier effervescent usuel, la teneur maximum en carbone étant d'environ 0,07 et la teneur préférée en cet élément étant comprise entre environ 0,03 et 0,06 fo. 15 On maintient les teneurs en phosphore et en soufre à des valeurs aussi faibles que possible du point de vue économique et la teneur en azote se situe entre 0,002 et 0,010^o. L'acier est exempt de proportions nuisibles de cuivre et d'étain dont la présence détériore les qualités de l'emboutissage profond. Cet acier peut être élabo-20 ré aussi bien dans un four Martin que dans un four basique à oxygène. La caractéristique distinctive de ces aciers, par comparaison avec les aciers effervescents usuels pour emboutissage profond, réside dans une teneur beaucoup plus faible en oxygène dans le 25 bain de fusion. Cette teneur, au moment de la coulée, ne doit pas s'écarter notablement de l'intervalle de 0,01 à 0,03 /»• On établit cette teneur en oxygène par une action synergique des désoxydants utilisés, c'est-à-dire le silicium et le manganèse» On peut clairement comprendre la portée de l'invention si 1'— 30 on étudie les caractéristiques chimiques de seize produits qui ont été préparés afin de faire ressortir les qualités de non vieillissement sous contrainte des aciers selon l'invention. Le tableau / en présenté ci-dessous a été divise en un Premier Groupe et/un Second Groupe, chaque groupe représentant huit produits dont les composi-35 tions chimiques sont indiquées. La seule distinction importante entre les Premier et. Second Groupes réside dans la plus forte teneur en carbone des produits du Second Groupe. 69 39891 2*. 2029010 Premier Groupe. Acier Carbone Manganèse Pho sphore Soufre Azote Silicium A 0,043 0,36 0,010 0,022 0,0071 0,006 B 0,040 0,35 0,010 0,022 0,0075 0,018 C 0,036 0,35 0,010 0,022 0,0079 0,025 D 0,040 0,35 0,010 0,022 0,0064 0,043 E 0,041 0,36 0,010 0,022 0,0050 0,075 F 0,042 0,35 0,010 0,022 0,0065 0,10 G 0,040 0,35 0,010 0,022 0,0075 0,15 H o,o4o 0,35 0,010 0,022 0,0061 0,20 Second Groupe Acier Carbone Manganè se Phosphore Soufre Azote Silicium 1 0,092 0,38 0,009 0,021 0,0091 0,013 2 0,111 0,37 0,009 0,022 0,0095 0,025 3 0,113 0,37 0,008 0,022 0,0062 0,032 4 0,131 0,38 0,009 0,024 0,0072 0,055 5 0,136 0,38 0,007 0,024 0,0063 0,076 6 0, 121 0,33 0,008 0,024 0,0095 0,095 7 0,123 0,37 0,008 0,025 0,0069 0,15 8 0,126 0,38 0,007 0,024 0,0098 0,195 Les teneurs en carbone indiquées ci-dessus sont des valeurs de combustion alors que les analyses de l'azote ont été exécutées par le procédé Kjeldahl. Les autres éléments sont déterminés paar spec- t trographie. 5 On lamine à chaud les lingots pesant 2,27 kg pour former des barres de 15,9 mm de diamètre, que l'on refroidit d'une température de 871°C à une vitesse qui correspond expérimentalement à celle du refroidissement qu'on obtient immédiatement avant l'enroulement d'un feuillard chaud selon les techniques sidérurgiques usuelles. 10 On soumet des tronçons de ces barres à un recuit sous-critique, après quoi on les usine pour obtenir des éprouvettes d'essai ayant 9,5 mm de diamètre; ces éprouvettes sont étirées dans un appareil de traction jusqu'à un allongement de 10 puis on les fait vieillir pendant une heure dans de l'eau bouillante et on continue à les 15 étirer jusqu'à rupture. En raison de leur teneur exceptionnellement faible en carbone, les éprouvettes provenant du Premier Groupe exigent un refroidissement extrêmement lent à partir de 704°C, ce refroidissement étant réglé de manière à éviter le vieillissement 69 39891 3'. 2029010 avec contrainte par le carbone. Les résultats sont les suivants Acier A B C D E F G H Charge à 10 $ d1 allongement (kg) 2313 2232 2254 2145 2132 2177 2186 2282 Charge à la limite élastique après un vieillissement supplément aire d'une heure à 100°C, (kg) 2903 2749 2862 2531 2250 2177 2200 2230 Indice de vieillissement (*> 25,5 23,2 26,0 18,0 5,5 0 0,6 0,6 La forme réelle des courbes des déformations en fonction des efforts indique que, pratiquement, l'effet de vieillissement sous contrainte est très faible pour l'éprouvette E et que ce vieillis-5 sement est nul pour les éprouvettes F, G et H. Pour les aciers du Second Groupe, on effectue un recuit sous-critique qui est réglé de manière à reproduire le recuit usuel en châssis pour emboutissage, technique qui a été utilisée depuis longtemps en sidérurgie. Les résultats des essais de traction sont 10 les suivants : Acier 1 2 3 4 5 6 7 8 Charge à 10 fo d1 allongement (kfl) 2341 2395 2413 2481 2429 2386 2445 2572 Charge à la limite élastique après un vieillissement supplément aire d'une heure à 100°C, fog) 2776 2826 2917 2686. 2468 2406 2449 2595 Indice de vieillissement (*) 18,60 18,00 20,87 8,23 1,59 0,85 0, 1.9 0,88 Dans ces tableaux, on détermine comme suit l'indice de vieillissement s on soustrait de la charge à la limite élastique la charge pour un allongement de 10 fo, on divise le résultat par 1'- 69 .39891 v. 2029010 allongement à 10 % et on multiplie par 100. Ces résultats démontrent que le vieillissement de ces aciers ne dépend pas de la teneur en carbone car le vieillissement des é-prouvettes à forte teneur et à faible teneur en carbone est prati-5 quement identique. Le vieillissement constaté est à peu près certainement dû à la teneur en azote. XI est évident que la présence d'environ 0f07 $ de silicium conjointement avec environ 0,35 $ de manganèse, nécessaire pour neutraliser le soufre (0,02 $), donne un acier contenant suffisamment d'oxygène pour permettre des rende-10 ments excellents de production de lingots et en m&me temps pour immuniser le produit contre le vieillissement par contrainte par l'azote. BAD ORIGINAL 69 39891 5. 2029010 - REVENDICATIONS » - 1 - Procédé permettant d'améliorer le rendement d'un acier au carbone de la qualité pour emboutissage, qui ne vieillit pas sous contrainte et dont la teneur en carbone ne dépasse pas sensiblement 5 0,07 "fit caractérisé en ce qu'on soumet un bain de fusion ferreux essentiellement exempt d'impuretés de cuivre et d'étain à l'action d'une atmosphère oxydante jusqu'à ce que la teneur en carbone du bain ait été réduite à une valeur ne dépassant pas 0,07 f° et celle en silicium à une valeur ne dépassant pas 0,02 fo, le bain contenant 10 au moins 0,002 $ d'azote, on isole le bain ferreux ainsi traité de l'atmosphère oxydante, on y établit une teneur en manganèse suffisante pour neutraliser les effets nuisibles du soufre résiduel et on y ajoute suffisamment de silicium pour lui donner, en synergie avec le manganèse, une teneur en oxygène comprise entre environ 15 0,01 et 0,03 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la teneur en manganèse de l'acier est d'environ 0,35 $ tandis que la teneur en silicium est d'au moins 0,05 $ mais ne dépasse pas 0,20 fo. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 20 la teneur en manganèse de l'acier est d'environ 0,35 i<>, la teneur en soufre est d'environ 0,022 fa, la teneur en silicium est d'au moins 0,05 fa mais ne dépasse pas 0,2 fa et la teneur en azote est . comprise entre 0,002 et 0,010 fo. h - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la 25 teneur en manganèse est d'environ 0,35 f° et la teneur en silicium est comprise -entre environ 0,07 et 0,10 fo.