Brevet FR2194911A1 — publié le 19740301

La présente invention concerne un procédé de déformation plastique de l'acier à une température inférieure a' 50000. Le procédé normal pour obtenir de l'acier apte à subir une déformation plastique à des températures inférieures à 5000C, ledit procédé étant ci-après désigné par les termes ae travail à froid ou écrouissage, consiste dans le fait que le matériau est soumis à un travail à chaud, puis décapé et soumis å un recuit d'adoucissement; pour être à nouveau décapé et phosphaté.Un processus de travail à froid de calibrage peut parfoi- prendre place avant le processus final d'écrouissage, le déroulement de l'cFération s'établissant alors comme suit : travail chaud, décapage, recuit, décapage, phosphatation et écrouissage Alternativement, le déroulement des deux dernières phases du procossus peut store inversée Le premier processus de décapage est effectué enfin d'éliminer l'oxydation superficielle ou calamine du matériau ladite calamine s'étant formée au cours du refroidissement après la dernière opération de travail à chaud, Si ce décapage n'est pas effectué, l'atmosphère réductrice- dans le four à recuire où se déroule la phase suivante de recuit s' en trouve altéré. du fait que la calamine est réduite en ferrite. Ceci signifie que la pr fondeur de décarburation du matériau augmente dans des proportions inadmissibles et que la calamine réduite se détachera facilament. Le deuxiène processus do décapage est effectué afin d'éliminer la calamine qui se forme occasionnellement lors du processus de recuit, empêchant de la sorte que ladite calamine ne puisse s'introduire dans les outils utilisés pour l'opération suivante de travail à froid ou écrouissage0 be processus de phosphatation est effectué afin d'obtenir une couche superficielle qui soit apte à retenir un lubrifiant0 "e but de l'opération éventuelle d'écrouissage de calibrage est d'améliorer les tolérances et la configuration du matériau travaillé à chaud avant le processus final d'é crouisssageO Le but de la présente invention consiste à rendre possible la suppression des phases supplémentaires des deux opérations de décapage et du processus de phosphatation0 Conformément à un mode de réalisation préférentiel de la présente invention, on utilise à cet effet un refroidissement contrôlé du materiau directement après la fin du dernier processus de travail à chaud. En adoptant un processus de refroidissement approprié, l'épaisseur de la couche d'oxydation superficielle est réduite, étant amenée à adhérer à l'acier sous-åacente Le résultat est l'obtention d'un matériau présentant une profondeur de décarburation admissible et une oxydation superficielle qui constituée en soi un meilleur support pour le lubrifiant qu'une couche de phosphate. Ceci. entraîne une moindre usure des outils qui sont utilisés pour le processus final d'écrouissage. La séquence du déroulement operatoire pour l'ob- tentIon du matériau est la suivante : travail à chaud, refroidissement contrôlé, recuit. Eventuellement, on effectue une opération d'écrouissage de calibrage après l'opération de resuit et avant le processus final d'écrouissage. Le travail è haud sleffeetue de façon classique, à savoir par laminage à haud p.wr exemple. le -rsfroidissement contrSlé peut s'effectuer au moyen de réfrigérants différents, et de telle façon que la température supe ficielle du ratérisu dircteirent après la fin d processus de travail à chaud soit abaissée aussi vite que possible à un niveau où la formation de l'oxydation superficielle ou calamine soit considérablement inférieure à celle faisant suite à la température du travail à chaud.On utilise de préférence de l'eau rn tant que Féfrigérant, le matériau étant refroidi jusqu'aux alentours de 700 à 8000C. Ce refroidissement contré entraîne, outre la diminution de la profondeur de l'oxydation superficielle, l'augmentation de la proportion de FeO dans la calamine comparativement à la quantité de Fe304, ce qui constitue un point essentiel du fait que le FeO forme une oxydation superficielle de nature beaucoup plus adhérente que dans le cas du Fe304 . En outre, une quantité accrue de FeO par rapport à la quantité de Fe304 se traduit par une diminution de la profondeur de décarburation au cours de l'opération de recuit. Le processus de recuit peut s'effectuer soit sous forme d'un recuit d'adoucissement normal en atmosphère réductrice, soit entre divisé en une première phase de réduction à une température à laquelle la calamine est réduite en ferrite, mais dans laquelle la diffusion de C dans Fe est faible, et en une deuxième phase de recuit d'adoucissement qui est amorcée lorsque la réduction de la calamine-est terminée La température pour la première phase est fonction de la qualité de l'acier, bien qu'elle doive toujours entre maintenue au-dessous de 750au, La calamine qui est réduite au cours du processus de recuit se caractérise par le fait qu'elle est constituée par du ferrite, étant de ce fait beaucoup plus tendre que le matériau sous-jacent.Et outre, la calamine est extremement poreuse t constitue par suite un excellent support de lubrifiant. La ca lamine présente une couleur argentée le fait qu'avant le processus de recuit la calamine est constituée par du FeO, en raison du refroidissement contré à un degré élevé, implique que la quantité d'oxygène réduit diminue comparativement à ce qui se passe dans le cas où l'oxydation superficielle ou calamine présente une composition normale, de sorte que la calamine réduite adhère mieux à l'acier sous-jacent. Afin de pouvoir maintenir la profondeur de décarburation à un niveau acceptable, il est essentiel que le matériau soit exempt de toutes traces d'humidité et de rouille lorsqu'il est introduit dans le four de recuit, Lorsqu'on a affaire à un processus de recuit en deux phases, ainsi qu'il a été mentionné ci-dessus, la profondeur de décarburation est à peine plus importante que dans le cas d'un produit qui est traité de la façon classique par décapage. le travail à froid ou écrouissage qui peut éventuellement prendre place avant l'opération finale de formage à froid, laquelle a pour but de conférer au produit une meilleure tolérance ainsi qu'unie meilleure configuration, peut s'effectuer sans aucunement endommager la couche poreuse de la calamine réduite si la vitesse de réduction est comparativement faible La présente invention sera maintenant décrite de façon plus détaillée en référence aux deux figures ci-annexées qui représentent des diagrammes portant sur des modes de réalisation différents de la présente invention. Exemple 1 Un fil répondant à la norme SIS 2258 (= SAE 52100) ayant un diamètre de 8 mm et destiné à la fabrication de billes par estampage a été traité de trois façons différentes type n 1 : laminage à chaud, refroidissement contrtM immé diat åusqutà 79000 , recuit d'adoucissement classique. type n 2 : laminage à chaud, décapage, recuit, décapage, phosphatation. type n 3 : laminage à chaud jusqu'à un diamètre de 8,5 mmg décapage, recuit, décapage, étirage jusqu à obw tention d'un diamètre de 8 mm, phosphatation Résultats des essais : épaisseur de l'oxydation superficielle ou calamine après le laminage à chaud type n 1 : 6-10 x 10-3 mm types n 2 et 3 : 15 x 25 x 10-3 mm. Profondeur de décarburation après l'opénation de recuit type n 1 : totale 0,04 - 0,13 mm, ferritique 0,02-0,09 mm types n 2 et 3 : totale 0,02 - 0,10 mm, ferritique 0,00-0,0108 mm. le fil traité a été utilisé pour obtenir par estampage des billes d'un diamètre de 11,1 mm dans une machine équipée d'outils protégés en travaillant au rythme de 355 coups à la minute, Durée de vie utile des matrices : Type n 1 : 86.000 billes (4 matrices dénombrées ) Type n 2 : 54.000 billes (2 matrices dénombrées) Type n 3 : 45.000 billes (4 matrices dénombrées). La durée de vie utile améliorée des matrices lorsqu'on utilise un fil conforme à la présente invention dépend du fait que la couche superficielle poreuse -constitue un meilleur support de lubrifiant. La durée de vie utile des matrices et la modification des dimensions des billes sont portées sur la figure 1.. I1 apparat que les dimensions des billes réalisées à partir du fil du type n 1 présente une plus grande régularité que les dimensions des billes réalisées avec le fil des types n 2 et 3.La durée de vie des matrices est limitée dans le cas des billes obtenues par emboutissage à partir du fil des types nO 2 et 3 en raison de l'usure de l'accroissement inadmissible des diamètres des billes, alors que dans le cas des billes obtenues par estampage à partir du fil du type nO 1 la durée de vie est limitée par la rupture des matrices due à la fatigue, ce qui entrasse la disparition des petites pièces des matrices, et ce qui se traduit à son tour par une mauvaise finition superficielle des billes. La consommation de lubrifiant pour le type n 1 s'établissait à 0,076 1/m2 de surface spécifique, et pour les types nO 2 et 3 à 0,064/1/m2 de surface spécifique. Exemple 2 Un fil conforme aux normes SAE 52100 présentant un diamètre de 8 mm èt destiné à l'obtention de billes par estampage a été traité de deux façons différentes Type n 1 : laminage à chaud, refroidissement contrôlé immé diat Jusqu't 7900C , opération de recuit classi- que, Type n 2 : laminage à chaud jusqu'a obtention d'un diamètre de 8,5 mm, décapage, recuit, décapage, étirage jusqu'à obtention d'un diamètre de 8 me, phospha station, Dans une opération d'estampage pour l'obtention de billes d'un diamètre de 11,1 mm dans une machine équipée d'outils à découvert et travaillant au rythme de 102 coups à la minute, les résultats suivants ont été obtenus Durée de vie utile des matrices : trope nD 1 325.000 billes (1 matrice dénombrée) Type n 2 : 65.000 billes (avec la meilleure des 3 matrices utilisées). La durée de vie des matrices et l'accroissement des dimensions des billes a9it portés air la figure 2. Exemple 3 Un fil répondant aux normes SAE 52100 et destiné à l'estampage de billes, présentant un diamètre de 9,1 mm, a été traité de deux façons différentes : Type n 1 : laminage à chaud, refroidissement-contrtlé im médiat jusqu'à 7700C, opération de recuit clas sique. Type n 2 : laminage à chaud jusqu'à obtention d'un diamètre de 9,6 mm, décapage, recuit, décapage, phosphata tion, étirage jusqu'à obtention dtut diamètre de 9,1 mm Lorsqu'on emboutit des billes d'un diamètre de 12,5 mm dans une machine équipée d'outils protégés travaillant au rythme de 355 coups a la minute, l'on obtient les résultats suivants Durée de vie utile des matrices Type n 1 : 73.000 billes (2 matrices dénombrées) Type n 2 : 34.000 billes (2 matrices dénombrées). Consommation de lubrifiant : : Type n 1 : 0,084 1/m2 de surface. spécifique* Type n0 2 : 0,059 1/m2 de surface spécifique. La présente invention a donc établi qu'on peut obtenir une couche superficielle démontrant de meilleures propriétés d'absorption du lubrifiant qu'unie couche de phosphate, Il en résulte que le matériau présente le meilleures propriétés que les matériaux fabriqués de fanon classique, sans compter le fait que la fabrication s'en trouve facilitée et rendue moins onéreuse selon les principes conformes à la présente invention. REVENI)ICAT IONS 1. Procédé de déformation plastique de l'acier à une température se situant au-dessous de 5000C, caractérisé par le fait qu'une oxydation superficielle réduite qui est essentiellement constituée par du ferrite est utilisée comme couche de support de lubrifiant sur l'acier. 20 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'acier pourvu d'une couche de support de lubrifiant est obtenu en le refroidissant directement, après la dernière opération de travail à chaud, en un bref laps de temps contré au-dessous de 860 C, étant ensuite recuit en atmosphère réductrice, moyennant quoi l'oxydation superficielle se trouve réduite en ferrite. 3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que l'opération de recuit se déroule en deux phases, la première consistant en une phase de réduction qui prend un temps suffisamment long pour que l'oxydation superficielle soit réduite en ferrite, cependant que la deuxième phase est constituée tout simplement par une opération de recuit d'adoucissement. 4. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que l'oxydation superficielle est réduite lors de la phase même au cours de laquelle se déroule l'opéra- tion de recuit d'adoucissement.