Brevet FR2104987A1 — publié le 19720428

La présente invention concerne des aciers effervescents recuits et décarburés présentant une excellente propriété dtemboutissage et plus particulièrement un acier effervescent laminé à froid ayant une composition telle qu'il soit parfaitement apte à l'emboutissage profond. I1 est bien connu que lton a étudié la mise en oeuvre de nombreux perfectionnements pour accroître l'aptitude à ltemboutis- sage des tôles d'acier et notamment la valeur r dite valeur Lankford ou taux de déformation plastique. Il est toutefois un fait que les techniques connues présentent certaines insuffisances. A savoir, on nta pas étudié la composition qui convient la mieux pour l'acier effervescent alors qu'il existe une différence marquée dans la dite composition entre l'acier recuit décarburé et l'acier recuit non décarburé. Les études antérieures peuvent seulement servir à la solution de problèmes particuliers. A la suite d'expériences, on a découvert que l'acier recuit décarburé et l'acier recuit non décarburé présentent une excellente aptitude à l'emboutissage. La gamme préférentielle pour la composition de 11 acier recuit décarburé dépend étroitement des teneurs en [Mn], [O] et [S]. La présente invention concerne la relation entre les teneurs des constituants ci-dessus et elle a pour but d'obtenir des aciers recuits décarburés ayant l'aptitude élevée à l'emboutissage ci-dessus mentionnée. I1 est évident que la dite relation entre les teneurs des constituants faisant lt objet de la présente invention ne convient pas pour l'acier recuit non décarburé. Un objet de la présente invention est de fournir une composition améliorée pour l'acier recuit décarburé. Un autre objet de la présente invention est de fournir un acier effervescent amélioré, présentant une aptitude à l'emboutis- sage très élevée, acier qui est décarburé et recuit. Dtautres caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description faiteci-après avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels Fig. 1 illustre l'influence des teneurs en [Mn], [O] ettS sur 11 aptitude à ltemboutissage profond de l'acier, ctest-à-dire sur la valeur (r) de Lankford ou taux de déformation plastique ; Fig. 2 est un graphique montrant les modifications de la valeur de Lankford avant et après le grossissement du grain. Avec référence à la figure 1, la zone hachurée représente la relation entre les teneurs en[S] + loi et [Mn]de l'acier objet de la présente invention. On constatera facilement que la valeur (r) de Lankford ou taux de déformation plastique représentée par les valeurs pointées devient nettement plus faible à l'extérieur de la gamme ci-dessus. Un tel comportement a été confirmé par un grand nombre d'expériences. Ces aciers sont des aciers effervescents qui sont soumis à une réduction à froid d'environ 72% et ensuite décarburés à environ 760 C. Conformément à la figure 1, on voit que la valeur (r) de Lankford subit des modifications importantes en fonction des teneurs en [S] + 0J , meme pour une même teneur en [Mn]. Dans un tel cas, les dites teneur en [S] + (03 correspondent à la quantité d'inclusions dans l'acier. Des expériences ont montré que le grossissement du grain au cours du stade de recuit de décarburation dépend des dites inclusions, particulièrement de la quantité des micro-inclusions, de moins de 1 , et des conditions de distri- bution de celles-ci.Comme représenté dans la figure 1 les modifications de la valeur (r) de Lankford pour les memes teneurs de + + Lo3 dépendent de la teneur en E] qui donne de grandes variétés de conditions de distribution, ce qui lui assure une influence sur le dit grossissement du grain. Ainsi on comprendra facilement qu'unie interrelation constante doit être maintenue entre [S] + (03% et [Mn]% pour obtenir une bonne aptitude à l'emboutissage, ce qui correspond à une valeur r de Lankford supérieure à 1,80. Sur la base des données expérimentales ci-dessus, on a obtenu la formule expérimentale suivante -0,007 # 0,15 [Mn]% -[S]% -[O]% # 0,016 ......... I Le domaine de l'invention, sur la base de la formule expérimentale I ci-dessus, est représenté par la surface hachurée de la figure 1. Conformément à la figure 1, il est un fait qu'il existe une surface correspondant à plus de 1X70 (valeur Lankford) même en dehors du domaine de l'invention. Un certain nombre de ces cas sont constatés dans la partie du domaine correspondant à une teneur en Mn environ 0,25% ou inférieure à 0,25%. Dans un tel cas, il s'est toutefois avéré que la structure cristalline de li acier devient souvent une structure de grains duplex qui est indésirable en ce qui concerne l'aptitude à la formation à la presse. Dans le cas oii les teneurs en [S] + [O] sont inférieures à celles de la formule I ci-dessus, il est difficile d'obtenir un acier effervescent sain du fait que l'action d'effervescence connue devient plus mauvaise. Même si les teneurs en [Mn] sont dans la limite de la formule I ci-dessus, des teneurs en [Mn] d'environ, 0,25% ou moins de 0,25% sont souhaitables pour outenir la composition optimale. Comme représenté dans la figure 1, la valeur (r) de Lankford est alors supérieure à 2,0. On décrira ci-après divers exemples de la présente invention. EXEMPLE I On a préparé des aciers répondant aux compositions du Tableau 1 ci-après TABLEAU 1 Composition chimique de l'acier (O) Acier C Mn P S 0 A 0,11 0,24 0,010 0,009 0,0385 Acier de comparaison B 0,11 0,23 0,012 0,008 0,0180 Acier de l'invention C 0,10 0,24 0,013 0,007 0,0080 Acier de comparaison D D 0,12 0,25 0,011 0,005 0,0110 Acier de l'invention Après un laminage de mise en brame usuel, on a soumis les dits aciers à un laminage à chaud dans les conditions ci-après Température finale : 860 C Température de bobinage : 5700C Epaisseur finale : 2,8mm Après un nettoyage à l'acide usuel, les tôles ont été soumises à un laminage à froid conduisant à une Epaisseur firale de : 0,8mm On les a alors soumises à un procédé de recuit dans les conditions suivantes Premier stade : recuit de décarburation 720 C pendant 3 heures C% = 0,04% Second stade : recuit de décarburation 760 C pendant 4 heures C% = 0,003% Laminage de libération des contraintes : 1,0%. TABLEAU 2 Propriétés mécaniques des produits Limite Résistance Allon- Valeur Valeur de l' Valeur Lankford Acier élastique à la trac- gement Erichsen essai à la (kg/mm) tion (%) (mm) coupelle r0 r45 r90 # (# r) (kg/mm) conique (mm) A 17,8 29,1 52,1 11,2 36,9 1,66 1,48 2,03 1,66(0,37) B 15,2 28,0 54,5 12,1 35,3 1,78 1,84 2,27 1,93(0,19) C 14,9 27,9 52,9 11,5 36,0 1,71 1,68 2,14 1,80(0,25) D 15,2 27,9 55,3 12,3 emboutissage 1,99 2,03 2,31 2,09(0,12) complet Dans le tableau I, les aciers B et D sont des aciers conformes à la présente invention et les aciers A et C sont des aciers usuels. On doit noter que tous ces aciers sont décarburés par un procédé en deux stades, que le recuit du premier stade est une décarburation à une température inférieure à la température A1 et qu'il est poursuivi jusqu'à une teneur en carbone d'environ 0,04% et que le second stade est une décarburation à une température supérieure à la température A1 qui est poursuivie jusqu'à une teneur en carbone d'environ 0,002% dans la même atmosphère. La raison de ce traitement est d'éviter l'apparition de grains grossiers.La suppression de l'un ou l'autre stade du procédé de dé- carburation ci-dessus est indésirable pour un grossissement uni- forme du grain. La teneur en [S] + L0]% de l'acier A ci-dessus mentionné, préparé par le procédé ci-dessus, est supérieure au domaine de l'invention et la teneur en s3 + [0]% de l'acier C est en dessous du dit domaine. I1 en résulte les propriétés mécaniques indiquées dans le Tableau 2. On notera que les propriétés des aciers de l'invention sont très supérieures à celles des aciers ordinaires, en ce qui concerne tous les aspects des dites propriétés.On remarquera en particulier que l'anisotropie de la déformation plastique dans le plan (#) des aciers de la présente invenZ tion est bien meilleure que celle des aciers ordinaires. Les valeurs Lankford (r) des aciers ci-dessus, mesurées sous un angle de 00, 450 et 900 par rapport à la direction de laminage (désignées par rO, r45 et r90 pour des éprouvettes découd pées sous des angles de 0,45 et 900 par rapport à la direction de laminage) sont indiquées dans la figure 2 par comparaison avec celles d'aciers ordinaires non soumis au même traitement de décarburation. A savoir la valeur Lankford (r) de l'acier de la présente invention (acier B) n'est pas dans toutes les directions meilleure que celle des autres aciers (acier A et acier C) qui sont respectivement recuits à 6000C (avant grossissement du grain). Il est toutefois clair oue la valeur Lankford (r) (taux moven de dé formation plastique égal à ) de l'acier B est très supérieure à celle des aciers A et C.La raison en est que la teneur rsJ + [O]% de l'acier B se trouve dans le domaine objet de l'invention. I1 est inutile de dire que [S] + to]% des autres aciers est en dehors du domaine de l'invention. EXEMPLE II On a préparé des aciers répondant aux compositions du Tableau 3. TABLEAU 3 Composition chimique des aciers (%) Acier C Mn P S O E 0,09 0,42 0,0011 0,015 0,0600 Acier de comparaison F 0,10 0,40 0,012 0,012 0,0415 Acier de l'invention G 0,12 0,40 0,010 0,013 0,0230 Acier de comparaison Après un laminage de mise en brame usuel, on a soumis les dits aciers à un laminage à chaud dans les conditions ci-après t Température finale S 8650C Température de bobinage : 565 C Epaisseur finale : 2,8mm Après un nettoyage à l'acide, les tôles ont été soumises à un laminage à froid conduisant à une Epaisseur finale de : 0,8mm On les a alors soumises à un recuit dans les conditions suivantes Premier stade : recuit de décarburation à 7200C pendant 3 heures C% =0,03% Second stade : recuit de décarburation à 7600C pendant 4 heures = 0,002% Laminage de libération des contraintes : TABLEAU 4 Propriétés mécaniques des produits Limite Résistance Allon- Valeur Valeur de l' Valeur Lankford Acier élastique à la trac- gement Erichsen essai à la (kg/mm) tion (%) (mm) coupelle r0 r45 r90 # (# r) (kg/mm) conique (mm) E 17,3 29,6 52,9 11,4 36,5 1,68 1,47 2,15 1,69(0,45) F 15,8 28,5 54,0 12,0 35,8 1,78 1,62 2,23 1,81(0,39) G 16,1 28,9 52,1 11,1 37,0 1,63 1,40 2,05 1,61(0,44) Dans cet exemple, les aciers faisant l'objet des essais présentaient une teneur en Mn comparativement élevée tandis que les aciers de ltexemple I présentaient une teneur en Mn comparativement basse. Néanmoins, comme cela ressort du Tableau 4, les propriétés mécaniques de l'acier conforme à l'invention (acier F) sont très supérieures à celles des autres aciers (aciers E et G). La raison en est que la teneur en [SJ + [0]% par rapport à MnS se trouve dans le domaine de l'inventionO Ainsi, se trouve justifié le réglage de la teneur en [S] + + (03 par rapport à la teneur en [Mn]. Il s'est avéré que le réalage ci-dessus est le procédé qui convient le mieux pour obtenir la meilleure aptitude à l'emboutissage pour un acier recuit décarburé REVENDICATIONS 1.- Un acier effervescent recuit et décarburé, caractérisé en ce que les teneurs en [Mn], [S] et [O] en % dans la composition de 11 acier effervescent répondent à la formule expérimentale t 0,007 # 0,15 [Mn]% -[S]% -[O]% # 0,010. 2.- Un procédé perfectionné pour fabriquer une bande ou tôle d'acier selon la revendication 1 caractérisé en ce que le recuit est réalisé en deux stades de décarburation dans la meme atmosphère, la décarburation ayant d'abord lieu à une température inférieure au point de transformation A1 et la décarburation suivante à une température supérieure au point de transformation A1.