Brevet FR2179580A1 — publié le 19731123

La présente invention concerne des aciers destinés à la fabrication de tôles minces présentant une faible susceptibilité au vieillissement. On con nait des nuances d'acier permettant de produire des tOles minces destinées à 1 'emboutissage et dont le vieillissement est très faible. I1 a en effet été montré que le vieillissement est dt en majeure partie à l'azote libre présent dans le métal et que l'on pouvait y remédier en fixant cet azote sous forme de nitrures. On utilise a cet effet des additions nitrurigènes telles que le titane, le vanadium, le bore et l'aluminium, ce dernier métal étant le plus employé.Les tales obtenues à partir de ces aciers présentent dtexcellentes qualités d'emboutissabilité et conviennent parfaitement lorsqu'il est essentiel d'éviter l'apparition de défauts provoqués par le vieillissement qui altèrent la surface de pièces apparentes comme celles destinées à la carrosserie automobile. Par ailleurs, on sait également produire des tales minees destinées à l'em- boutissage à partir de nuances d'aciers sans élément nitrurigène. Toutefois, ces t81es meilleur marché présentent un vieillissement important qui se traduit notamment par l'apparition de "vermiculures", défaut bien connu des spécialistes, provoqué par l'altération dans le temps de certaines propriétés mécaniques. I1 est évident que cette catégorie de tales, malgré son moindre prix, doit Entre rejetée dès que l'aspect vieillissement devient essentiel. L'utile sateur se trouve donc contraint dès qu'il envisage de telles applications dsem- ployer des tales produites à partir d'aciers contenant des éléments nitrurigènes. Cependant, à l'intérieur des gammes d'utilisation exigeant des tales non vieillissantes figurent de nombreux cas ou l'on est moins strict sur certaines caractéristiques physiques du métal, notamment en ce qui concerne le coeffiaient d'anisotropie et où, malgré cela, on se voit contraint d'utiliser les tales minces plus conteuses appartenant à la catégorie fabriquée avec des aciers traités à l'aluminium. Le but de la présente invention est de fournir une nuance d'acier permettant de fabriquer à meilleur marché des tales minces à faible vieillissement. A oet effet, l'objet de l'invention est un acier extra doux dont la teneur en carbone est comprise entre O,O1 et 0,06 % en poids et contenant comme élément d'addition du manganèse à raison de 0,4 à 0,6 % en poids. Comme on le comprend, l'acier objet de l'invention est destiné à la production à moindre prix de tales minces présentant une faible susceptibilité au vieillissement, nais pour lesquelles on prévoit des conditions dtutilisa~ tion compatibhes avec un coefficient d'anisotropie moins élevé. En effet, pour certaines applications des tEles minces, l'emboutissabilité n'est pas le seul facteur important et l'on doit considérer comme essentiel la sensibilité au vieillissement après écrouissage. Ce vieillissement se manifeste par une altération de l'état de surface et par une diminution des performances à l'emboutissage dans le temps.L'intérdt de l'invention ressortira d'ailleurs plus clairement de la description et des exemples qui suivent donnés en regard des planches de dessin sur lesquelles - les figures 1 et 2 représentent l'évolution du critère de vieillissement en fonction de la teneur en manganèse pour deux aciers contenant respectivement 0,01 et 0,05 % de carbone ; - les figures 3 et 4 représentent dans les mimes conditions l'évolution de l'intensuté des cornes" représentative de lanisotropie plane. Dans le cadre des essais effectués par le demandeur, il a été étudié deux teneurs en carbone 0,01 et 0,05 ss et des teneurs en manganèse comprises entre 0,1 et o,6 %. Les tables étudiées ont été préparées par laminage à froid de largets qui ont subi une réduction d'épaisseur de 70 % pour les amener jusqu'à une épaisseur de 0,9 mm. Le traitement thermique consécutif au laminage est classique et consiste en un recuit à une tempdrature comprise entre 650 et 7000C pendant des temps variant de 10 à 48 heures. Les critères choisis pour étudier les caractéristiques des tales sont les suivants - coefficient d'anisotropie mesuré dans une direction avec 2 correspondant à la déformation en largeur des éprouvettes, et à à la déformation en épaisseur. - susceptibilité au vieillissement R20200 = 0oo - io avec R200 correspondant à la résistance à la traction à 2000C et R20o correspondant à la résistance à la traction à 20 C. 200 On notera que plus la valeur de R20 est élevée, plus l'acier est vieil- lissant. - intensité de cornes + 2. Ce critère lié à l'emboutissabilité est en relation avec l'anisotropie plane de la tôle. I1 est déterminé en mesurant les deux diamètres principaux 1 et 2 de la base de l'embouti conique obtenu par un essai Fukui bien connu des métallurgistes. On comprend que plus u 2 est petit meilleure est la qualité de l'embouti. En ce qui concerne le coefficient d'anisotropie, on a constaté qu'à partir d'une teneur de 0,4 % de manganèse il variait peu et que sa valeur se maintenait au voisinage de 1. A titre de comparaison, les tales préparées à partir d'aciers connus ont des coefficients d'anisotropie de l'ordre de 1,6 à 1,8 dans le cas des tales contenant de l'aluminium et de l'ordre de 1,1 à 1,4 dans le cas des tales sans aluminium, donc vieillissantes. En se reportant aux figures 1 et 2 sur lesquelles on a porté, pour deux températures de recuit 675 et 7000C, 11 évolution du critère de vieillissement R200en fonction de la teneur en manganèse, on remarque que la susceptibilité au vieillissement diminue notablement lorsque la quantité de manganèse dans l'acier croit. Cet effet est plus prononcé lorsque la teneur en carbone est élevée (fig. 2) ; néanmoins, lorsque l'on atteint une teneur de 0,4 % de man 200 ganèse, les valeurs de R20 reflètent une très faible susceptibilité au vieil- lissement. Ainsi, pour une teneur en carbone de 0,01 %, Ripasse de 14 à 3,5 kg/2 mm et pour e = 0,06 %, de 12 à 1,5 kg/mm2. A titre de comparaison, un acier 200 calmé à l'aluminium à une valeur de R20 comprise entre 2 et 0 kg/mm.Le man- gnèse a donc un effet très prononcé sur le vieillissement et permet d' obtenir d'excellents résultats pour des teneurs comprises entre 0,4 et 0,6 %. Les figures 3 et 4 montrent dans les mimes conditions l'évolution de l'in tensité des cornes #1 - #2 qui permet d'apprécier de manière très sensible l'emboutissabilité. I1 apparat nettement de l'examen de ces graphiques que l'intensité de corne diminue très nettement lorsque la teneur en manganèse s'élève, ce qui se traduit dans la pratique par un accroissement de la qualité des emboutis. I1 est intéressant de souligner que ces résultats particulièrement favorables ont été obtenus malgré la présence dans les aciers étudiés d'une quantité d'azote libre d'environ 0,007 % en poids. On peut donc dire, et cela ressort nettement de l'ensemble des résultats mentionnés, que l'acier objet de l'invention permet de fabriquer des tôles minces très peu sensibles au vieillissement, présentant une bonne emboutissabilité, ce qui les rend aptes à la fabrication de pièces comportant des emboutis moyens. REVENDICATION Acier pour la fabrication de tôles minces à faible vieillissement destinées à la réalisation de produits emboutis, caractérisé en ce qu'il contient de 0,01 à 0,06 % en poids de carbone et de 0,4 à 0,6 % en poids de manganèse.