Brevet FR2549490A1 — publié le 19850125

L'invention concerne un procédé pour la fabrication d'une pièce forgée, en particulier d'une pièce matricée, en acier faiblement allié, adapté à la fabrication de pièces forgées et présentant une teneur en carbone inférieure à 0,6 %, une pièce brute à forger étant portée à une température au-dessus du point Ac 3, soumise à une déformation lors du forgeage et refroidie de manière commandée, la déformation, rapportée à la forme initiale de la pièce brute à forger, se situant globalement dans la plage de 10 à 80 % La déformation 10 est définie ici par le rapport des sections transversales des surfaces respectives dans le sens de la déformation avant et après la déformation On entend par refroidissement commandé en particulier un refroidissement commandé à partir de la chaude de forgeage (cf Berchem, Wilkus "Eine einmalige 15 Hitze genugt" dans Konstruktion & Design, Février 1983, p 32 à 35) La vitesse de refroidissement dépend fondamentalement de l'alliage d'acier sélectionné Selon la théorie reconnue, on associe à l'alliage d'acier une température de forgeage qui est toujours supérieure à 1100 C Les valeurs 20 mécaniques atteintes (résistance à la traction, allongement à la rupture, limite d'élasticité) peuvent être modifiées par variation de la vitesse de refroidissement, mais pour un alliage d'acier sélectionné, il est impossible de dépasser une limite d'élasticité déterminée sans affecter la résistance 25 à la traction et/ou l'allongement à la rupture Par exemple, le matériau C 38 BY est une nuance d'acier habituelle pour le procédé précité. L'invention a pour objet de conduire le procédé précité de façon à obtenir une limite d'élasticité considé30 rablement plus élevée sans affecter la résistance à la traction et/ou l'allongement à la rupture. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait qu'au moins 10 % de la déformation sont obtenus à une température de forgeage réduite égale ou inférieure à 1060 C et 35 que cette déformation à la température de forgeage réduite est suivie du refroidissement commandé, Dans le cadre du procédé selon l'invention, la déformation peut être réalisée en une seule opération de forgeage Dans ce cas, l'invention prévoit que l'ensemble de l'opération de forgeage se déroule à la température de forgeage réduite Mais il est également possible, dans le cadre du procédé selon l'invention, de prévoir N opérations de forgeage, N 2 Pour ce mode opératoire, l'invention enseigne que la température initiale de forgeage est choisie et que N 1 des opérations de forgeage sont conduites de façon à obtenir une température de forgeage égale ou inférieure 1060 C, et qu'à cette température considérée comme température de forgeage réduite, la n-ième opération de forgeage apporte au moins 10 % de la déformation. 10 En choisissant N = 2, on se trouve en présence d'un procédé de forgeage à deux étages Il va de soi que pour ce mode opératoire avec N opérations de forgeage, on travaille toujours à partir d'une chaude de forgeage. Pour tous les aciers habituels faiblement alliés 15 réglés-pour la fabrication de pièces forgées, le procédé selon l'invention conduit à l'amélioration indiquée de la qualité par augmentation de la limite d'élasticité Cela est dû à la combinaison des opérations technologiques, réduction de la température de forgeage par rapport à la valeur caractéristique pour l'alliage d'acier sélectionné, d'une part, et déformation d'au moins 10 % à cette température de forgeage réduite, d'autre part, ce qui permet un forgeage particulièrement thermomécanique On peut alors travailler avec une pièce brute à forger en acier microallié Toutefois, 25 le procédé selon l'invention conduit également à des valeurs de limite d'élasticité qui ne sont habituellement atteintes qu'avec des aciers micro-alliés, et cela même sans la mise en oeuvre d'alliages d'acier préparés par micro-alliage. Selon un mode de réalisation préféré, on utilise donc une pièce brute à forger qui, avec la teneur en carbone indiquée, contient uniquement les éléments d'accompagnement habituels mais non pas les éléments de préparation caractéristiques d'un microalliage (par exemple vanadium ou terres rares). Exemple de réalisation Pour certaines pièces d'automobile soumises à des efforts importants, on utilise habituellement la nuance C 38 BY Une spécification d'essai pour des pièces réalisées avec ce matériau pourrait s'écrire: Résistance à la traction 620 à 800 N/mm Allongement à la rupture A 5 au moins 18,0 % Limite d'élasticité Rp G,2 au moins 420 N/mm. Si une pièce brute à forger réalisée dans le matériau indiqué est forgée de la manière classique avec une modification spécifique globale de la section transversale de 120 %, on atteint les valeurs suivantes: Résistance à la traction 734 l/mm 2 Allongement à la rupture A 5 20,7 % Limite d'élasticité Rp 0,2 398 N/mm. Il s'avère qu'il est impossible de porter la résistance à la traction à une valeur supérieure à environ 730 N/mm 2 si l'on veut conserver une marge de sécurité suffisante par rapport à l'allongement à la rupture prescrit. 15 Toutefois, la limite d'élasticité prédéterminée selon la spécification d'essai indiquée ne peut être atteinte Même la variation de la vitesse de refroidissement ne permet pas de parvenir à la valeur exigée. En revanche, en suivant l'enseignement de la présente 20 invention on atteint les valeurs suivantes: Résistance à la traction 748 N/mm 2 Allongement à la rupture A 5 22,8 % Limite d'élasticité Rp 0,2 454 N/mm 2. En détail, on procède alors de la manière suivante: 25 La température de forgeage initiale, pour un chauffage inductif, est fixée à 1250 C pour pouvoir absorber en fonction des pièces à traiter une chute de température due aux opérations de préformage en plusieurs étages (laminage et cintrage en 6 opérations au total) Selon l'invention, la 30 pièce brute à forger est alors forgée dans une gravure à une température maximale à l'entrée de la gravure de 1060 C et avec la déformation spécifique de la section transversale prédéterminée en respectant la valeur minimale prédéterminée pendant cette dernière opération de forgeage Suit le refroidissement réglé selon le niveau actuel de la technique. Des améliorations analogues sont obtenues pour d'autres matériaux L'étude systématique démontre le fait surprenant que pour des aciers faiblement alliés avec une teneur en carbonne allant jusqu'à 0,6 % et les quantités habituelles d'éléments d'accompagnement pour une même structure, l'enseignement-de l'invention (à savoir abaissement de la température de forgeage et réalisation d'une déformation spécifique à la température de forgeage réduite) con5 duit à des valeurs considérablement améliorées pour la limite d'élasticité sans qu'il soit nécessaire d'accepter pour autant une influence défavorable sur les valeurs pour la résistance à la traction et/ou l'allongement à la rupture. 1,EVENDICATIONS 1 Procédé pour la fabrication d'une pièce forgée, en particulier d'une pièce matricée, en acier faiblement allié, adapté à la fabrication de pièces forgées et pré5 sentant une teneur en earbone intérieure à 0,6 %, une pièce brute à forger étant portée à une température supérieure au point AC 3, soumise à une déformation lors du forgeage et refroidie de manière commandée, la déformation, rapportée à la forme initiale de la pièce brute à forger, se situant 10 globalement à l'intérieur de la plage de 10 à 80 %, caractérisé par le fait qu'au moins 10 % de la déformation sont réalisés à une température de forgeage réduite qui est égale ou inférieure à 1060 C, et que cette déformation est suivie du refroidissement commandé. 2 Procédé selon la revendication 1 dans le mode de réalisation dans lequel la déformation est réalisée en une seule opération de forgeage, caractérisé par le fait que l'ensemble de l'opération de forgeage se déroule à la température de forgeage réduite. 3 Procédé selon la revendication 1 dans le mode de réalisation avec N opérations de forgeage, N = 2, caractérisé par le fait que la température de forgeage initiale est choisie et N 1 des opérations de forgeage sont conduites de façon à obtenir une température de forgeage finale égale 25 ou inférieure à 1060 o C, et que la n-ième opération de forgeage est réalisée à cette température considérée comme température de forgeage réduite, avec au moins 10 % de la déformation. 4 Procédé selon l'une quelconque des revendications 30 1 à 3, caractérisé par le fait que l'on utilise une pièce brute à forger en acier micro-allié. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'on utilise une pièce brute à forger qui, pour la teneur en carbone indiquée, ne 35 contient que les éléments d'accompagnement habituels.