Brevet FR2514784A1 — publié le 19830422

La présente invention concerne un procédé pour préparer des bandes ou des feuilles d'aciers inoxy- dables, austénitiques métastables, à haute résistance, tels que AISI Type 301 (SUS 301 dans JIS), AISI Type 201 (SUS 201 dans JIS), etc, ces aciers ayant une résistance à la fatigue améliorée; la résistance de ces matériaux est améliorée par laminage d'endurcissement, et le brillant superficiel caractéristique des feuilles lami- nées à froid n'est pas altéré. Classiquement, on utilise des aciers au carbone simples ou des aciers alliés à basse teneur pour la fabrication de véhicules de chemin de-fer Pour obtenir la résistance nécessaire aux matériaux destinés aux véhicules de chemin de fer, lorsque l'on utilise les matériaux mentionnés il faut employer des feuilles d'épaisseur considérable, qui alourdissent les véhicules. Les véhicules constitués avec ces matériaux nécessitent également d'être peints pour être protégés contre la corrosion Ainsi, beaucoup de travail et des dépenses importantes sont nécessités par la remise en peinture périodique. Actuellement, cependant, on utilise de plus en plus, pour la fabrication des véhicules de chemin de fer, des feuilles d'aciers inoxydables, austénitiques métastables, de haute résistance, qui ont subi un laminage d'endurcissement, telaque AISI Type 301 (SUS 301 dans JIS), AISI Type 201 (SUS 201 dans JIS) etc Des feuilles de tels aciers ont d'excellentes propriétés anti-corrosion et elles acquièrent une résistance élevée grâce au laminage d'en- durcissement En utilisant ces matériaux, on allège les véhicules de chemin de fer, et l'on réduit le coût de leur entretien, ce qui se traduit par une grande économie, notamment en énergie et en matériaux. Dans ces conditions, on s'attend pour l'avenir à un emploi élargi de ces matériaux Cependant, lorsque ces matériaux sont utilisés pour des véhicules de 'hemin de fer, ils doivent présenter une gamme de caractéristiques, plus large, que lorsqu'ils sont utilisés pour\"des applications générales C'est ainsi qu'ils doivent présenter une résistance élevée, une excellente usinabilité à froid, et il est aussi nécessaire qu'ils présentent une capacité d'écrouissage en raison du degré de résistance requis En outre, ils doivent présenter une excellente résistance à la fatigue, du fait que les matériaux pour les véhicules de chemin de fer sont soumis à des vibrations de hautes fréquences. Le procédé selon la présente invention résulte de longues études faites par la Déposante pour développer des feuilles d'aciers inoxydables, austénitiques métastables, de résistance élevée, pour les véhicules de chemin de fer, ces aciers présentant une résistance accrue à la fatigue, et cela sans aucune diminution de la résistance, de l'usinabilité, de la capacité d'écrouissage et de la résistance à la corrosion. Classiquement, les feuilles d'aciers inoxydables sont fabriquées en recuisant et en décapant des bandes laminées à chaud, en laminant à froid les bandes décapées (un recuit intermédiaire étant inclus à titre d'option), en recuisant et décapant ou en recuisant à blanc les bandes laminées, et enfin en les. soumettant à un laminage d'endurcissement. Les recherches qui ont abouti au procédé selon la présente invention ont montré qu'il est possible d'augmenter d'une façon inattendue la résistance à la fatigue des produits obtenus par le procédé ci-dessus mentionné, en incluant une phase de polissage mécanique, phase qui n'a pas été employée dans l'opération précé- dente de laminage à froid. Le procédé selon la présente invention, pour préparer des bandes ou des feuilles, laminées à froid, d'acier inoxydable, austénitique métastable, consiste à couler une masse d'acier en fusion, à former a partir de cette masse une bande chaude, à recuire et décaper la bande chaude obtenue, à laminer à froid la bande chaude, un décapage et un recuit étant conve- nablement insérés, et enfin à soumettre les feuilles obtenues à un laminage d'endurcissement; le procédé selon la présente invention est caractérisé en ce que, pour produire des feuilles d'acier ayant une résistance améliorée à la fatigue, une phase de polissage mécanique est prévue avant ou après le laminage d'endurcissement. Dans la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention, lorsqu'un recuit à blanc est utilisé comme recuit final, aucun décapage final n'est nécessaire. La phase de polissage peut être placée so-it avant soit après le laminage d'endurcissement. Cependant, il est préférable d'effectuer le polissage avant le laminage d'endurcissement pour obtenir des produits plus lisses et plus brillants. Dans la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention, le polissage mécanique est effectué par un polissage à la courroie, par grenaillage avec des perles de verre ou des particules d'acier, par émeulage, etc Ces méthodes sont connues le degré de polissage va de préférence de quelques microns à environ 15 microns Les conditions de polissage usuelles donnent de bons résultats En pratique, le polissage mécanique peut 9 tre effectué commodément par courroie. Le procédé selon la présente invention permet d'améliorer les propriétés mécaniques, et notam- ment les caractéristiques de résistance à la fatigue, de bandes ou de feuilles d'aciers inoxydables, austéniti- ques métastables, représentés par AISI Type 301, AISI Type 201 etc. Actuellement, on ne comprend pas bien la raison pour laquelle le recours à une phase de polis- sage mécanique, au cours de la fabrication de feuilles 4 f d'aciers laminées à froid, améliore les caractéristiques de résistance à la fatigue des feuilles d'aciers pro- duites Parmi les raisons de cette amélioration, figure probablement le fait que les défauts de surface qui ont été produits par les phases antérieures au recuit et décapage finalse et la corrosion intergranulaire qui est provoquée à nouveau pendant le recuit et le décapage finals, qui constituent des points d'amorçage des fissures de fatigue, sont supprimés par le polissage, et que l'effet du polissage en lui-mtmeainsi qu' un certain effet thermo-mécanique qui en résulte, contribuent à améliorer les caractéristiques de fatigue. La présente invention est applicable aux bandes chaudesréalisées par coulée usuelle, aussi bien que par coulée continue Actuellement, la coulée continue est largement utilisée, et le procédé selon la présente invention sera appliqué d'une façon plus courante aux bandes chaudes, obtenues par coulée continue, bien que les modes d'exécution de l'invention qui vont être décrits seront relatifs à des bandes chaudes obtenues par coulée usuelle en raison de la mise en oeuvre à l'échelle du laboratoire. A titre d'exempleson a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé, plusieurs modes d'exécution de l'invention. La figure unique du dessin annexé représente les variations de la résistance A la fatigue de feuilles laminées à froid d'acier AISI Type 301 et d'acier AISI du type 201, obtenues respectivement par le procédé classique et par le procédé selon l'in- vention. Une masse d'acier ÀISI Type 301 et une masse d'acier AISI Type 201 de composition standard ont été fondues, coulées, formées en blooms, et laminées à chaud en bandes chaudes, de 3,8 mm d-'épaisseurpar le procédé classique Les compositions des masses d'acier sont données dans le Tableau 1 suivant: TABLEAU 1 Acier C Si Mn P S Ni Gr N 301 0,060 0,54 1, 0,025 7,23 16,94 I _ 201 0,065 0,52 6,24 0,02 0,006 4,52 16,54 0,14 Les deux types de bandes laminées à chaud obtenus ont été divisée chacun en deux groupes. Une moitié de chaque a été transformée par le procédé selon la présente invention, et l'autre moitié, par le procédé classique, l'une et l'autre en feuillesà trempe dure et en feuilles à trempe douce, respectivement. Les phases de transformation ont été les mêmes pour l'acier AISI Type 301 et pour l'acier AISI Type 201 Les feuilles à trempe dure avaient été préparées en recuisant et décapant la bande laminée à chaud ( 3,8 mm d'épaisseur), en réduisantpar laminage à froid, son épaisseur à 2,78 mm, en recuisant et en décapant à nouveau, et enfin en réduisant son épaisseur, par laminage d'endurcissement,à 2,00 mm, conformément-au procédé classique Dans le cadre du procédé selon la présente invention, cependant, une phase de polissage à la courroie a été insérée avant le laminage d'endurcis- sement. Les feuilles à trempe douce ont été préparées en recuisant et décapant la bande laminée à chaud ( 3,8 mm d'épaisseur),en réduisant son épaisseur à 2,78 mm par un premier laminage à froid, en réduisant ensuite à nouveau son épaisseur à 2,28 mm par un second laminage à froidaprès le recuit et le décapage interca- laires, en répétant le recuit et le décapage, et en réduisant enfin l'épaisseur de la feuille, par un laminage d'endurcissement, à 2 mm, conformément au procédé classique Dans le cadre du procédé selon la présente invention, cependant, une phase de polissage à la courroie a été insérée avant le laminage d'endurcissement. Les propriétés mécaniques et les caracté- ristiques de résistance à la fatigue des feuilles laminées à froid, ainsi préparées, ont été mesurées. Les propriétés mécaniques sont résumées dans le Tableau 2 ci-après Les caractéristiques de résistance à la fatigue ont été déterminées par l'essai de flexion plane alternée, en utilisant une machine d'essai à la fatigue du type Schenck Les résultats sont indiqués sur la figure unique du dessin annexé. TABLEAU 2 Propriétés m'caniue de euilles échantillons Trempe Résistance Résistance cintrage (ryo Lited ET: dure de fluage a la lo-d oruepu aiu c i e r ST: douce Retrait 0,2 % 6 tractiongement un cintrage 2 (kg/mm 2) (kg/inm 2) (% 1800) (kg/Dmm) ISI HT 74,5 9996 28,5 T NID 43,6 G> 301 4, ST 539,9 8, 37,2 O T ND 4 $ 0 d AISI HT 79,6 111,5 25,3 1 T ND 43,0 O 201 ST 48,t 2 '95,6 38,5 O T ND 40,1 AISI HT 76,2 101,2 27,09 '2 T ND 52,6 301 BT 54,3 8991 35,6 O T ND 48,4 AISI HT 79,0 110,9 24,9 I T ND 50,0 201 ST 49,0 '95, 8 37,9 O T ND 4-7,2 T: épaisseur ND: pas de défaut _t -4 r Lfl s_ Comme il résulte du Tableau 2 et du des- sin annexé, on n'a pas trouvé de différence entre les feuilles laminées à froid par le procédé classique et cellesobtenuespar le procédé selon la présente invention, en ce qui concerne la résistance de fluage pour un retrait de 0,2 %, la résistance à la traction, l'allongement et les propriétés de cintrage Cependant, les produits obtenus par le procédé selon la présente invention présentent généralement un accroissement de 7 à 9 kg/mm 2 de leur résistance à la fatigue, et aussi un accroissement de 7 à 9 kg/mm 2 de la limite de fatigue. La présente invention permet de fabriquer des feuilles d'acier inoxydable présentant une résistance à la fatigue accrue, et convenant pour la fabrication de véhiculesde chemin de fer, moyennant l'adjonction d'une simple phase au procédé classique Par suite, un coût additionnel très faible est seulement requis pour produire des matériaux ayant une résistance à la fatigue accrue. REVENDICATIONS 1 Procédé pour préparer des bandes ou feuilles, laminées à froid, d'acier inoxydable, austénitique métastable, consistant à couler une masse d'acier en fusion, à former à partir de cette masse une bande chaude, à recuire et décaper la bande chaude obtenue, à laminer à froid la bande laminée à chaud,- un décapage et un recuit étant convenablement insérés, et finalement à soumettre les feuilles obtenues à un laminage d'endurcissement, procédé caractérisé par le fait que, pour obtenir des feuilles d'acier présentant une résistance accrue à la fatigue, une phase de polissage mécanique est prévue avant ou après le laminage d'endur- cissement. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'acier austénitique métastable est de l'acier AISI 301 ou de l'acier AISI 201. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le polissage mécanique a lieu avant le laminage final d'endurcissement. 4 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le polissage mécanique est un polissage à la courroie. 5 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les bandes ou feuilles laminées à froid sont des bandes ou feuilles à trempe dure. 6 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les bandes ou feuilles laminées à froid sont des bandes ou feuilles à trempe douce. 7 Feuilles d'acier inoxydable, austéniti- que métastable, produites par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.