Brevet FR2115285A1 — publié le 19720707

La présente invention se rapporte à un procédé perfectionné pour produire un acier stabilisé à l'aluminium et qui, notamment, présente des propriétés d'emboutissage optimales. On sait que les caractéristiques d'emboutissage et de non-vieillissement 5 sont les propriétés les plus recherchées pour les opérations de formage à la presse. En conséquence, de nombreuses tentatives et un grand nombre d'expériences ont été faites dans ce sens. C'est ainsi, par exemple, qu'on utilise pratiquement un procédé d'amincissement à froid en deux étapes d'un acier effervescent ou d'un acier stabilisé au titane ou à l'aluminium par dégazage. Il 10 ne fait aucun doute que l'acier stabilisé au titane peut être obtenu de façon à présenter des propriétés d'emboutissage comparables à celles d'un acier effervescent. Toutefois, il est de fait que cet acier a des caractéristiques de vieillissement considérables. En conséquence, on préconise le rècours à une dénitration pour éviter ce vieillissement; mais il en résulte une élévation 15 du coût de l'acier. Par contre, il va sans dire que ce dernier acier est très stable. Toutefois, cet acier stabilisé au titane est coûteux pour une raison différente de celle de l'acier effervescent ci-dessus. En effet, ceci résulte de la nécessité d'une opération de dégazage entraînant une mauvaise qualité ■ de surface. En effet, la qualité de la surface de l'acier stabilisé à l'alu-20 minium est supérieure à celle de l'acier stabilisé au titane ci-dessus. Toutefois,, les propriétés d'emboutissage de l'acier stabilisé à l'aluminium sont très inférieures à celles dudit acier effervescent produit par le procédé d'amincissement à froid en deux étapes. Cependant, si on découvrait un moyen pour améliorer les propriétés d'emboutissage de l'acier stabilisé à l'aluminium, 25 il va sans dire que celui-ci serait le meilleur atout pour les opérations de mise en forme à la presse. Malheureusement, il est de fait que toutes les tentatives dans ce sens ont échoué. Comme exemple de l'une de ces nombreuses tentatives, on peut citer l'utilisation du procédé d'amincissement à froid en deux étapes utilisé pour l'acier effervescent pour le traitement de l'acier 30 stabilisé à l'aluminium ci-dessus. Dans cette tentative, le résultat espéré n'a pas non plus été obtenu. La raison en est que le second amincissement à froid et les recuits d'adoucissement successifs ne sont d'aucune utilité pour améliorer cette propriété d'emboutissage car la précipitation de AIN est complètement achevée à l'étape de recuit intermédiaire. On est donc amené à re-35 connaître que dans l'état actuel de la technique, l'acier le mieux adapté à de sévères opérations de- formage à froid, n'a pas encore été découvert. La présente invention a été développée pour remédier à cet état de choses. L'invention est caractérisée en ce qu'on soumet un acier stabilisé à l'aluminium, après la première opération d'amincissement à froid, à un recuit de 40 décarburation en tant que traitement thermique intermédiaire. On fait successi 71 41519 2115285 vement subir à l'acier la seconde étape d'amincissement à froid, puis une étape de recuit d'adoucissement finale. L'un des buts de la présente invention est de fournir un procédé pour produire un acier stabilisé à l'aluminium convenant parfaitement pour n'importe 5 quelle opération de mise en forme à la presse. Un autre but de l'invention est d'apporter un procédé pour produire un acier stabilisé à l'aluminium capable de constituer le meilleur atout dans les opérations d'amincissement à froid. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la 10 description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel: - la figure 1 est une micrographie avec un agrandissement de cent fois montrant la structure de la ferrite résultant du premier amincissement à froid et du recuit intermédiaire de décarburation; et, 15 - la figure 2 est une autre micrographie avec un agrandissement de cent fois montrant la structure de la ferrite après la seconde étape d'amincissement à froid et le recuit d'adoucissement final. Les propriétés d'emboutissage de l'acier stabilisé à l'aluminium dépendent du mode de précipitation de AIN. En d'autres termes, l'effet de la précipitation 20 de cet AIN à l'étape de recuit réside dans une formation et une croissance préférentielles des noyaux de cristallisation dans le plan (111). Cette propriété d'emboutissage devient meilleure lorsque AIN se comporte comme spécifié ci-dessus. Dans ce cas, la résistance de la texture formée à l'étape d'amincissement à froid devient plus grande dans le plan (111) et diminue dans le 25 plan (100), de sorte que la résistance du plan (111) est élevée après le recuit de recristallisation, tandis que celle du plan (100) est faible. Les expériences faites par la Demanderesse ont confirmé que le comportement ci-dessus de AIN n'apparaît qu'au premier stade d'amincissement à froid et de recuit in- . termédiaire dans ce procédé d'amincissement à froid en deux étapes. En conséquen-30 ce, à la seconde étape d'amincissement à froid et au recuit final, la résistance du plan (111) décroît, tandis que celle du plan (100) augmente. C'est la raison pour laquelle ce procédé d'amincissement à froid en deux étapes né donne pas les résultats escomptés avec l'acier stabilisé à l'aluminium. En effet, puisque la précipitation de AIN est entièrement achevée à la première étape, la seconde 35 étape de traitement est superflue. C'est la raison pour laquelle cette seconde opération ne permet pas d'améliorer, comme on le désire, les propriétés d'emboutissage de l'acier stabilisé à l'aluminium. En conséquence, on a trouvé que la teneur en carbone de l'acier était le point crucial qui détermine l'amélioration des propriétés d'emboutissage de l'acier stabilisé à l'aluminium. Plus précisé-40 ment, quand la teneur en C est inférieure à environ 0,01 %, la résistance du 71 41519 3 2115285 plan (110) décroît dans la mesure où celle du plan (111) augmente. Ceci est tout particulièrement vrai lorsque la teneur en carbone est d'environ 0,002 %. La résistance diminue considérablement dans tous les plans, à l'exception du plan (111), la résistance dans le plan (110), notamment, devenant presque nulle. 5 En conséquence, la teneur en carbone de l'acier doit être réduite à moins de 0,01 %, de préférence à environ 0,002 % à l'étape de recuit intermédiaire, c'est-à-dire qu'il convient d'utiliser un recuit à décarburation au lieu du recuit de recristallisation ordinaire. En plus de l'amélioration ci-dessus de la texture de l'acier, le recuit intermédiaire à décarburation mentionné ci-10 dessus a pour effet de contrôler la croissance du grain de l'acier stabilisé à l'aluminium. Bien que cette croissance du grain puisse être contrôlée à la seconde étape de traitement de l'acier stabilisé à l'aluminium, par un recuit final de décarburation, une valeur r finale d'environ 2,2 à 2,3, qui est équivalente à celle obtenue dans le procédé connu d'amincissement à froid en deux 15 étapes pour l'acier effervescent, peut être facilement obtenue. Les éléments principaux composant l'acier stabilisé à l'aluminium de l'invention sont les suivants, à savoir : 0,03 à 0,15 % C et 0,0.2 à 0,07 % Al. Les autres éléments entrant dans la composition de cet acier sont ceux qui sont ordinairement présents dans un acier stabilisé à l'aluminium. La raison pour la-20 quelle les teneurs en C et en Al sont limitées est la suivante : il est difficile d'abaisser la teneur en C au-dessous de 0,03 % dans les procédés courants de production d'acier et quand la proportion de C est supérieure à 0,15 %, il est difficile d'éliminer le carbone à l'étape de recuit intermédiaire du pro- ' cédé de l'invention. Quand la teneur en Al est inférieure à 0,02 %, il est im-25 possible d'obtenir une structure cristalline, tandis que quand elle dépasse 0,07 %, il en résulte une précipitation indésirable de AIN pendant le bobinage qui fait suite au laminage à chaud, et un écrouissage inutile. Pour le laminage à chaud continu, la température finale doit être supérieure au point Ar^ et le bobinage doit être exécuté à une température inférieure à environ 600°C, pour 30 que cette précipitation de AIN n'ait pas lieu. Dans ce cas, une épaisseur supérieure à 3,2mm est avantageuse comme épaisseur finale de la bande laminée à chaud. Le procédé d'amincissement à froid en deux étapes qui suit peut être facilement exécuté avec cette épaisseur. Le premier amincissement à froid s'effectue avec un taux de réduction d'épaisseur supérieur à 30%, puis l'acier est 35 soumis à un recuit intermédiaire de décarburation dans lequel sa teneur en C est abaissée à moins de 0,01 % et, de préférence, au-dessous de 0,002 %. Le taux de réduction d'épaisseur de la seconde étape d'amincissement à froid est supérieur à 30 % et n'importe quel traitement de recuit d'adoucissement peut être utilisé comme étape finale du procédé de l'invention. 40 Les excellentes propriétés mécaniques de l'acier produit par le procédé 71 41519 4 2115285 de l'invention ressortiront des exemples qui suivent et des comparaisons avec des aciers connus. Le premier acier de comparaison I est un acier stabilisé à l'aluminium ordinaire, les aciers II et III étant des aciers effervescents ayant subi des séquences différentes de recuits de décarburation selon le pro-5 cédé d'amincissement à froid connu en deux étapes. La composition chimique de ces exemples est indiquée dans le tableau I, les conditions de production dans le tableau II et les propriétés mécaniques dans le tableau III. TABLEAU I 10 C fcfti P S N Sol.Al 1 Acier de 1'invention 0,05 (0,002) 0,34 0,013 0,016 0,0046 9048 2 Acier de comparaison I 0,05 (0,002) 0,35 0,011 0,018 0,0047 . 0;050 15 3 Acier de comparaison II 0,07 (0,002) 0,36 0,010 0,018 0,0016 - 4 Acier de comparaison III 0,04 (0,002) 0,30 0,011 0,017 0,0015 - Nota :( ) est la teneur après décarburation. TABLEAU XI (conditions de production) VJ I-* Laminage à chaud (°C) Amincissement à froid ) Recuit Température finale Température de bobinage Première étape Seconde étape Première étape Seconde étape l-A vo 1 Aciar de l'invention 860 540 (62) 6,0 2,3 (65) 2,3 0,8 780°C décarburation 780°C ordinaire 2 Acier de comparaison I 860 540 (75) 3,2 —^ 0,8 - 780° C décarburation - » 3 Acier de comparaison II 870 600 (62) 6,0 —^ 2,3 (65) 2,3 —0,8 700° C ordinaire 780°C décarburation 4 Acier de comparaison III 870 595 (62) 6,0 ) 2,3 (65) 2 s 3 —■? 0 j 8 750°C décarburation 780°C ordinaire Ln f\D H* J_A U1 ro 00 ui TABLEAU III (propriétés mécaniques) "VI h-* Epaisseur (mm) Y-P 2 (kg/mm ) Y-P-El (%) T.S. (kg/mm ) El (%) r Indice de vieillissement 2 (kg/mm ) 1 Acier de Après les premières opérations l'invention Après les secondes opérations 2,3 0,8 14,1 15,3 0 0 28,0 28,3 55,5 50,8 1,89 2,23 0 0 2 Acier de comparaison I Après les premières opérations 0,8 15,4 0 28,1 49,6 1,99 0 3 Acier de comparaison II Après les secondes opérations 0,8 15,1 0 27,5 56,3 2,21 5,2 4 Acier de comparaison III Après les secondes opérations 0,8 17,6 0 29,2 52,4 2,38 5,0 4> vo o> ro h-* m ui ho oo ui 71 41519 2115285 Il ressort clairement des tableaux ci-dessus que les propriétés mécaniques de l'acier stabilisé à l'aluminium obtenu par le procédé de l'invention sont très supérieures à celles des aciers stabilisés à l'aluminium ordinaires et des aciers effervescents. De telles propriétés mécaniques n'ont jamais été 5 obtenues avant le présent procédé. La structure cristalline de cet acier est illustrée par les figures 1 et 2. La figure 1 est une micrographie sous un agrandissement de cent fois montrant la structure de la ferrite après le premier amincissement à froid et le recuit intermédiaire de décarburation, tandis que la figure 2 montre cette structure après le second amincissement à froid 10 et le recuit d'adoucissement final. La cause des excellentes valeurs r obtenues par l'invention ressort de la micrographie de la figure 2 qui montre la croissance du grain du métal. Le tableau IV montre la résistance d'intégration par réflexion-des rayons X de l'acier de l'invention. TABLEAU IV 15 (résistance d'intégration par réflexion des rayons X) 20 (110) (200) (211) (310) (222) (321) (332) Après les premières opéra- . . , tions Acier de 0,03 0,16 1,04 0,05 4,37 0,16 1,21 l'invention , „ , Apres les secondes opérations 0 0,02 0,23 0,02 5,78 0,05 0,90 25 II ressort clairement du tableau IV que la résistance dans le plan (111) après le recuit final augmente considérablement en liaison avec sa décroissance dans les autres plans. Il est à noter que cette amélioration des propriétés d'emboutissage des aciers stabilisés à l'aluminium a été obtenue pour la première fois par le 30 procédé de l'invention et qu'elle constitue le meilleur atout dans les sévères opérations de formage à la presse. » 71 41519 8 2115285 REVENDICATIONS 1.- Procédé de production d'un acier stabilisé à l'aluminium ayant d'excellentes propriétés d'emboutissage, caractérisé par les étapes suivantes : - on produit un acier qui se compose de 0,03 à 0,15 % de carbone et de 5 0,02 à 0,07 % d'aluminium, et des autres éléments présents dans les aciers stabilisés à l'aluminium ordinaires; - on soumet cet acier à une étape de laminage à chaud dont la température finale est supérieure au point Ar^, puis on l'enroule en une bobine à une température inférieure à environ 600°C; 10 - on lui fait subir une première étape d'amincissement à froid avec un taux de réduction d'épaisseur supérieur à 30 %, suivie d'un recuit pendant lequel sa teneur en carbone est abaissée à moins d'environ 0,01 %; - on le soumet ensuite à une seconde étape d'amincissement à froid pendant laquelle le taux de réduction d'épaisseur est supérieur à 50 %, puis on lui 15 fait finalement subir un recuit adoucissant de recristallisation. 2.- Procédé selon la revendication 1; caractérisé en ce que, dans la première étape d'amincissement, on ramène la teneur en carbone de l'acier à environ 0,002 %.