Brevet FR2274704A1 — publié le 19760109

L'invention concerne un acier notamment pour béton armé naturellement dur et de résistance élevée, en particulier du groupe de résistance BSt 42/50 ou BSt 50/55 (norme DIN 488, édition 1972, feuille 1, pages 4 et 5). Traditionellement, pour les aciers pour béton de grande résistance, on utilise un acier ayant une teneur en carbone de 0,35 à 0,45%, une teneur en manganèse d'environ 1,3% , une teneur en silicium de 0,2 à 0,3% et des éléments aléatoires dfls à la matière première. Il est vrai que les aciers de ce genre peuvent être fabriqués à bon marché parce qu'ils contiennent principalement comme constituants de résistance du carbone, du manganèse et du silicium, qu'ils ont une grande résistance mécanique et une résistance à la fatigue, mais leur déformabilité est relativement faible et ils ne conviennent pas au soudage. En vue d'une bonne soudabilité, on a fait connaitre des aciers à béton naturellement durs qui ont une teneur en carbone de 0,20Z au maximum, une teneur en silicium de 0,5Z au maximum, une teneur en manganèse de 1,5% au maximum et qui, outre les impuretés usuelles, contiennent,comme élément supplémentaire d'alliage,du vanadium qui assure un durcissement structural. Cet acier ne présente pas seulement une bonne soudabilité mais aussi une bonne déformabilité. Toutefois, il est dépourvu de la résistance à la fatigue prescrite pour les aciers à béton selon la norme DIN 488. I1 faut ajouter que la fabrication d'un tel acier est relativement conteuse par suite de la diminution de la teneur en carbone jusqu'à une limite inférieure à 0,20%. L'invention vise un acier à béton naturellement dur de grande résistance qui présente à la fois une bonne déformabilité et une résistance suffisante à la fatigue, au sens des prescriptions officielles, et qui soit en outre peu comateux à fabriquer. En outre, il faut que cet acier soit apte au soudage. Il s'agit donc d'indiquer un acier pouvant etre fabriqué à bon marché et constituant un optimum en ce qui concerne les propriétés désirées pour un acier à béton. L'acier selon l'invention comprend par exemple de 0,24 à 0,33% de carbone, de 0,8 à 1,4Z de manganèse, de 0,25 à 0,6% de silicium, de 0,03 à 0,06Z de vanadium et/ou de niobium et/ou de titane, ou de 0,3 à 0,8Z de Cu, le reste étant formé de fer et d'impuretés usuelles. En vue de la soudabilité, la teneur en carbone est de préférence d'environ 0,24 à 0,297.. L'acier selon l'invention se distingue par une résistance étonnamment élevée à la fatigue. Les valeurs obtenues sont très supérieures aux valeurs connues antérieurement pour les aciers à béton de grande résistance. La déformabilité de l'acier est très bonne et la fabrication notablement moins conteuse que celle de l'acier à béton connu ayant une teneur en carbone inférieure à 0,20X, car, dans l'acier selon l'invention, la teneur en carbone peut servir à la résistance de sorte que l'on peut économiser des éléments d'alliage motteux et qu'en meme temps, l'affinage n'a pas besoin d'être aussi poussé. On estime que l'amélioration notable de la résistance à la fatigue relativement aux aciers contenant moins de 0,2/. de carbone et l'amélioration relativement aux aciers contenant plus de 0,337. de carbone doivent etre attribuées au fait que le rapport entre perlite et ferrite dans l'acier est plus avantageux que dans les deux aciers connus. Dans l'acier ayant une teneur en carbone inférieure à 0,2% il y a une forte proportion en volume de ferrite qui a subi un durcissement structural maximum. C'est pourquoi la matrice elle meme est relativement fragile. La bonne déformabilité de l'acier semble entre essentiellement due à la finesse du grain. En raison du rapport plus avantageux entre ferrite et perlite dans l'acier selon l'invention, un durcissement aussi ex treme de la ferrite ne se produit pas. La nature des précipités joue aussi un role notable dans l'acier selon l'invention. Des études métallographiques ont montré que la ferrite de cet acier contient des précipités relativement grossiers. Ceux-ci sont meme visibles optiquement. On peut supposer qu'il s'agit de carbures de vanadium (ou de niobium ou de titane), de carbone et d'azote. Un point important est que le carbone est fixé en très grande quantité, qui reste lié solidement et que lors des processus de soudage de l'acier, il n'est pas disponible pour la formation de martensite. Cela semble titre la raison pour laquelle les aciers selon l'invention sont doués de soudabilité, dans la mesure où la teneur en carbone est de 0,24 à 0,29%. On expliquera maintenant l'invention plus préci sément à propos de sept exemples. En partant de ferraille et en alliant du manganèse, du silicium et du vanadium, on fond au four électrique deux aciers des compositions ci-après et on prélève de chacun un échantillon 1 et 2. En outre, on fond cinq aciers au convertisseur et on prélève de chacun un échantillon 3 à 7. Composition chimique des aciers, % en poids E1énien C C Si Mn P S Ni Cr V Fe ,chans 0,28 0,56 1,30 0,021 0,029 O,lQ 0,08 0,04 Reste 1Reste 2 0,28 0,50 1,04 0,020 0,023 0,08 0,07 0,06 Reste 0,31 0,30 1,34 0,033 0,018 ) ') 0,044 Reste 0,32 0,31 1,34 0,028 0,017 ^) *) 0,05 0 Reste 5 0,33 0,33 1,40 0,028 0,019 ) *) 0,051 Reste 6 - 0,30 0,30 1,18 0,023 0,018 ^)^ *) 0,08 Reste 7 0,26 0,31 1,25 0,016 0,020 ') 0,08 Reste *non déterminé. On fabrique des aciers à béton présentant les propriétés suivantes Propriétés de résistance selon norme DIN 488 feuille 1 chantillon tS 1 1 51,1 742 15,3 2 51,6 73,6 18,4 3 54,7 74,1 22,5 4 53,1 74,0 21,2 5 52,4 75,2 18,7 6 56,1 75,6 18,5 7 54,9 74,5 1 16,2 Légende limite d'élasticité ssz résistance à la traction #10 allongement à la rupture Sur les échantillons 2 à 7, on détermine la résistance à la fatigue selon la norme DIN 50 100, chaque fois sur deux éprouvettes du même échantillon.On obtient les valeurs suivantes Résistnnce à la fatigue selon norme DIN 50 100 Nombre d'alternance de charge à la rupture, N, pour Échantillon une amplitude d'oscillation 2#A de:: 2#A=20,0 kp/mm 2#A=21,5 kp/mm 2#A=23,0 kp/mm 2 > 2,0 # 106 > 2,0 # 106 > 2,0 # 106 > 2,0 # 106 -- 0,55 # 106 3 > 2,0 # 106 > 2,0 # 106 > 2,0 # 106 > 2,0 # 106 -- 1,65 # 106 4 > 3,0 # 106 0,56 # 106 0,81 # 106 > 2,0 # 106 -- 0,30 # 106 5 > 2,0 # 106 > 2,0 # 106 -- > 2,0 # 106 -- - 6 > 2,0 # 106 0,58 # 106 0,48 # 106 > 2,0 # 106 -- 1,65 # 106 7 > 2,0 # 106 > 2,0 # 106 > 2,0 # 106 > 2,0 # 106 -- 0,30 # 106 Les échantillons 1, 2 et 7 répondent aux conditions de soudabilité. REVENDICATIONS 1. Acier pour béton naturellement dur et de grande résistance, en particulier du groupe de résistance BSt 42/50 ou BSt 50/55 selon la norme DIN, caractérisé par le fait qu'il comprEnd environ de 0,24 à 0,33Z de carbone, de 0,8 à 1,4% de manganèse, de 0,3 à 0,6% de silicium, de 0,03 à 0,06% de vanadium et/ou de niobium et/ou de titane, de 0,3 à 0,8% de cuivre, le reste étant formé de fer et d'impuretés usuelles. 2.Acier selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la teneur en carbone va de 0,24 à 0,29X. 3. Acier selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'élément choisi, dans le groupe vanadium, niobium, titane et cuivre, est le vanadium.