Brevet FR2558174A1 — publié le 19850719

Procédé de production d'acier en barreau ou en fil pré- sentant une structure sphéroldale de cémentite améliorée. La présente invention a pour objet un pro- cédé de production d'acier en barreau ou en fil et plus particulièrement un procédé de production d'acier en bar- reau ou en fil présentant une structure sphéroidale de cémentite améliorée,dans lequel on peut exécuter le trai- tement de recuit sur la même ligne de production que le laminage à chaud. Parmi les différents types d'acier, il en existe un certain nombre que l'on emploie à l'état recuit en vue de leur sphéroîdisation. C'est ainsi par exemple que l'on soumet les aciers pour forgeage à froid à un traitement de sphéroidisation en vue d'accroître leur dé- formabilité et donc de réduire leur résistance au travail mécanique, ainsi que les aciers pour roulements que l'on soumet à ce même traitement de sphéroMdisation.en vue d'améliorer leur résistance à l'abrasion, leur aptitude au façonnage à froid et leurs propriétés de coupe. Toutefois, dans la technique antérieure, on transférait la barre d'acier ou la bobine de fil d'acier qui avait été fabriqué sur la ligne de travail à chaud, vers une autre ligne sur laquelle on exécutait le traitement de sphéroidisation dans un four de traitement thermique. Ce traitement de récuit de sphéroidisation prévu dans la technique antérieure se trouve classé sui- vant les trois types suivants: - le premier est appelé procédé de refroidissement lent et consiste à chauffer l'acier à une température supé rieure à A1, puis à le refroidir lentement; - le second s'appelle procédé isothermique et consiste à maintenir l'acier de manière isothermique à une tempé- rature juste inférieure au point A1 de l'acier; - le troisième s'appelle procédé de répétition et consis- te à répéter les opérations de chauffage et de refroidis- sement de l'acier autour du point A1. Cependant,dans ces procédés de sphéroidi- sation, la durée du traitement s'avère être très longue. C'est ainsi par exemple que, pour les aciers de forgeage à froid tels que SCr435, SCM 435, etc... du JANANESE INDUSTRIAL STANDARDS (qui par la suite sera présenté sous l'abréviation "JIS"), et pour l'acier pour roulements tel que SUJ 2 du JIS, un traitement de recuit de sphéroï- disation de 20 à 25 heures s'avère nécessaire. Dans le cas des aciers pour forgeage à froid qui peuvent sphérol- diser d'une manière relativement simple, ilsexigent un traitement de 15 à 20 heures. Un inconvénient de ces procédés apparaît donc dans le fait que le traitement de recuit de sphérol- disation ne présentait pas de coordination effective avec une ligne moderne de production de l'acier en barre ou en fil, du fait qu'il était exécuté sur une ligne séparée. En outre, la durée importante du traitement thermique présente les inconvénients d'une consommation excessive d'énergie et d'une oxydation et décarburation de la sur- face de l'acier. C'est la raison pour laquelle on a sou- haité depuis longtemps, et considéré comme très intéres- santes une amélioration et une simplification de ce trai- tement de recuit de sphéroidisation. En vue de réaliser cette amélioration en réduisant la durée du traitement de sphéroidisation, il a déjà été proposé de procéder à un pré-traitement par travail à froid de l'acier, de manière à introduire des dislocations dans la structure métallurgique de l'acier par déformation mécanique de la cémentite. Une telle in- troduction de dislocations s'avère efficace pour fournir une dispersion de la cémentite résiduelle, ainsi que la formation de germes de cérmentite sous une forme dispersée. Bien que ce travail à froid s'avère efficace pour réduire la durée du traitement de sphéroidisation, il ajoute une opération de traitement à froid, et donc ne réduit pas de manière importante la durée totale du procédé de fabrica- tion de l'acier en barre ou en fil. Sur ce plan, il a été proposé dans les demandes de Brevet Japonais publiées n 27 926/1983 et n 13 024/1984 des procédés permettant d'exécuter le trai- tement de sphéroidisation sur la ligne de laminage à chaud ou au cours de l'opération de traitement secondaire de l'acier en barre ou fil. Toutefois, dans le procédé décrit dans la demande japonaise n 27 926/1983, la gamme de tempé- ratures dans laquelle le travail doit être exécutée se trouve définie en fonction de Ae3 et de Ae1 qui sont les températures de transformation à l'état d'équilibre, alors qu'en fait on n'exécute pas le procédé, dans ces conditions. C'est la raison pour laquelle il est diffi- cile de mettre en oeuvre ce procédé dans la pratique d'une manière précise. De plus, ainsi que cela sera expliqué plus en détail par la suite, la demanderesse a constaté que la température de travail prévue par l'état antérieur de la technique se trouve être trop élevée pour donner une sphéroldisation efficace de la cémentite. Quant au procédé décrit dans la demande japonaise n 13 024/1984, il y est prévu que l'on effec- tue le travail de l'acier dans le domaine de la perlite, c'est-à-dire en dessous du point Ar1. Il en résulte que l'on n'obtient pas une sphéroidisation uniforme de la cé- mentite et que l'acier obtenu présente une charge élevée de rupture en raison de l'écrouissage. C'est pourquoi la présente invention a été mise au point, sur la base d'expérimentations menées depuis de nombreuses années sur le traitement thermo- mécanique. Le but principal de l'invention est de fournir un procédé thermomécanique nouveau qui soit exécuté sur la ligne de travail à chaud ou la ligne de travail secondaire de l'acier en barre ou en fil et qui permette d'obtenir un produit en acier offrant une struc- ture sphéroidale de cémentite améliorée. Ceci signifie qu'il s'agit de fournir un nouveau procédé de production d'un acier en barre ou en fil qui offre une telle structure sphéroidale de cémenti- te améliorée. Un autre but de l'invention consiste à simplifier le traitement de sphéroidisation de manière à- accroître l'efficacité de la production de l'acier en barre ou en fiI. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de production d'un acier en barre ou en fil, ca- ractérisé en ce qu'il consiste: - à chauffer un acier contenant moins de 2% de C à une température supérieure au point Ac1 de l'acier; - à soumettre cet acier chauffé à un travail d'ébaudhage; - à soumettre cet acier d'ébauchage à un travail, de fi- nition dans une gamme de températures comprise entre Ar1 et Ar ou Arcm et avec une réduction d'au moins 20%; 1 3 - et à soumettre cet acier de finition à un traitement de recuit; ce qui permet de, disposer d'un acier en barre ou en fil présentant une structure sphéroidale de cémentite amé- liorée. Toujours conformément à l'invention, on peut refroidir l'acier d'ébauchage avant le laminage de finition. On doit choisir la vitesse de refroidissement de cette opération en fonction de l'aptitude à la trempe de l'acier et ceci de la manière suivante: - si l'acier est un acier nonallié ne contenant pas plus de 0,15% de C ou un acier faiblement allié présentant une aptitude à la trempe qui n'est pas supérieure à celle de l'acier non-allié à 0,15% de C, il est préférable de re- froidir l'acier d'ébauchage à une vitesse de refroidis- sement supérieure à 250 C/ et ceci à une température comprise entre Ar et Ar3. 1 3' Si l'acier est un acier non-allié conte- nant de 0,15 à 0,4 % de C ou un acier non-allié présen- tant une aptitude à la trempe comprise entre celles des aciers non alliés à 0,15% et 0,4% de C, il est préférable de refroidir l'acier d'ébauchage à une vitesse de refroi- dissement supérieure à 10% C/s et sous une température comprise entre Ar et Ar3. 1 3 Si enfin l'acier est un acier non-allié ne contenant pas moins de 0,4% de C ou un acier faible- ment allié présentant une aptitude à la trempe qui n'est pas inférieure à celle de cet acier non-allié à 0,4 % de C, il est préférable de refroidir l'acier d'ébauchage à une vitesse de refroidissement supérieure à 2 C/s et sous une température comprise entre Ar1 et Ar3 ou Arcm. Dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, on peut mener le traitement de recuit sur la même ligne que celle du travail à chaud de l'acier ou sur une ligne de travail secondaire du produit en acier. C'est ainsi que dans un mode d'exécution préférentiel, il peut être prévu que ce traitement de re- cuit consiste: - immédiatement après le travail de finition, à maintenir de manière isothermique l'acier de finition à-une tennérature comprist entre (Ael moins 100 C) et le point Ae1 pendant au moins 10 minutes. Suivant un autre mode d'exécution de l'in- vention, il peut être prévu que ce traitement de recuit consiste: - à refroidir doucement l'acier de finition jusqu'a 500 C et à une vitesse de refroidissement inférieure à 100 C, de préférence inférieure à 60 C par minute. Suivant encore un autre mode d'exécution, il peut être prévu que ce traitement de recuit consiste: - à refroidir l'acier de finition à une température com- prise entre Ae1 et Ar1; - puis à travailler cet acier refroidi avec un taux de réduction d'au moins 15%, de manière à induire la trans- formation perlitique ou bainitique de l'acier, et à éle- ver simultanément la température de cet acier grâce à la chaleur de la déformation mécanique jusqu'à une tempéra- ture comprise entre Ac1 et Ac3 ou Accm; - et à répéter ces opérations de refroidissement et de travail. On peut refroidir l'acier de finition jus- qu'à la température ambiante et on peut mener le traite-. ment de recuit à l'aide du procédé classique de sphérol- disation. Conformément encore à l'invention, on peut soumettre à l'acier à un pré-traitement, avant le travail de finition, en travaillant cet acier sous un taux de réduction d'au moins % et dans une gamme de températures coxprise entre AR3 ou Arcm et (Ar3 plus 100 C) ou (Arcm plus 100 C), de manière à rerrndre ainsi le grain d'aust6nite inférieur a 25 microns. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va sui- vre,à titre d'exemples non limitatifs et en regard des dessins annexes sur lesquels - la Fig. 1 est un graphique représentant l'effet du - prétraitement conforme à un mode de réalisation de la présente invention; - la Fig. 2 représente schématiquement une ligne de la- minage à chaud pour fil d'acier, que l'on utilise de pré-' férence pour mettre en oeuvre le procédé conforme à l'in- vention; - la Fig. 3 représente schématiquement une ligne de tra- vail secondaire pour fil d'acier, que l'on utilise de pré- férence pour mettre en oeuvre le procédé conforme à l'in- vention - la Fig. 4 représente schématiquement une ligne de la- minage à chaud pour fil d'acier que l'on utilise de pré- férence pour mettre en oeuvre un mode de réalisation pré- férentiel de l'invention; - la Fig. 5 représente schématiquement une ligne de tra- vail secondaire pour fil d'acier que l'on utilise de pré- férence pour mettre en oeuvre un mode de réalisation pré- férentiel de l'invention; 2558174 ' - les Figs. 6 à 10 illustrent respectivement les résultats des exemples du groupe II; - la Fig. 11 est un graphique thermique du traitement de sphéroidisation tel qu'exécuté'dans un exemple conforme à l'invention; les Figs. 12 à 15 illustrent respectivement les résultats des exemples du groupe III; - la Fig. 16 reperésente le coefficient de sphéroidisa- tion des exemples du groupe IV. On va expliquer ci-dessous, de manière détaillée, chacune des opérations du procédé conforme à l'invention: (1) raison de la restriction apportée à la teneur en carbone Dans le cas d'un acier contenant plus de 2% de C, la plage austénitique du diagramme de transformation de l'acier est très étroite,de sorte que la quantité de cé- mentite pré-eutectoide ou de cémentite libre précipitée aux joints des cristaux au cours du travail à chaud se trouve accrue, ce qui provoque un criquage du produit travaillé à chaud. L'acier que l'on soumet au procédé conforme à l'in- vention peut contenir comme élémentsd'alliage Si, Mn, Cr, Mo, etc..., de manière à apporter la résistance mécanique et la ductilité souhaitées. Cet acier peut en outre contenir des éléments désoxy- dants tel que A1 solide et des impuretés telles que P et S,en une quantité limitée qui dépend des propriétés mécaniques souhaitées et du procédé de fusion utilisé. Comme acier que l'on soumet de préférence au procédé conforme à l'invention, on peut citer des aciers S20C, S45C, SCr 435, SCM 435 et SUJ 2 du JIS. Il faut toutefois noter que la composition chimique de l'acier ne constitue pas une caractéristiqueessentielle de l'invention, et c'est la raison pour laquelle le détail n'en sera pas donné dans la présente description. 2558174 ' (2) raison du chauffage de l'acier au-dessus du point Ac1 On décide que la température de chauffage soit supé- rieure au point Ac1 en raison de la restriction apportée à la gamme de températures du travail de finition qui sera précisée ci-dessous. De plus, avec ce chauffage de l'acier au-dessous du point Ac1, on ne pourrait pas obtenir un travail à chaud efficace en raison de la forte résistance de l'acier à la déformation. (3) restriction à la gamme de températures du travail de finition Dans la gamme de températures revendiquée dans la pré- sente demande pour le laminage de finition, c'est-à-dire dans la gamme de températures comprise entre les points Ar1 et Ar3 ou Arcm, la structure métallurgique de l'acier est constituée par des phases doubles d'austénite métasta- ble et de ferrite (ferrite eutectoide dans le cas d'un acier hyper-eutectoide). Lorsqu'on soumet une telle struc- ture métallurgique à un travail à chaud dans cette gamme de températures, c'est surtout de la ferrite fine (fer- rite eutectoide dans le cas d'un acier hyper-eutecto!de) qui peut être produite aux joints des cristaux, ou bien dans les grains de l'austénite métastable en raison de la transformation de cette austénite qui se trouve indui- - te mécaniquement. De la sorte, les grains d'austénite se trouvent séparés entre eux par la ferrite qui a été préci- pitée du fait de la transformation induite mécaniquement, et la dimension de ses grains devient plus fine. La demanderesse a constaté à la suite des expérimentations, que la cémentite précipitée à partir de grains d'austénite fine est plus facile à sphéroidiser que la cémentite précipitée à partir des grains d'austé- nite grossière. De ce point de vue technique, l'exécution du travail de finition de l'acier dans la gamme de tempé- ratures décrite plus haut s'avère très efficace en ce qui concerne la sphéroidisation de la cémentite. Si on refroidit l'acier à une température inférieure au point Ar1, la cémentite lamellaire se trou- ve précipitée sous forme d'austénite métastable avant le travail de finition. Par conséquent, ce dernier ne s'avè- re pas efficace pour rendre plus fin le grain d'austénite. En outre, la perlite résiduelle élève la résistance méca- nique de l'acier obtenu. C'est la raison pour laquelle on doit effectuer le travail de finition à des températu- res supérieures au point Ar1. D'autre part, si l'on effectuait le tra- vail de finition à des températures supérieures à Ar3 ou Arcm, la transformation, induite mécaniquement, en cêmen- tite ou cémentite eutectoide ne se produirait pas de fa- çon suffisante et le grain d'austéniste ne deviendrait pas suffisamment fin pour que le traitement ultérieur de recuit soit suffisamment efficace pour la sphéroidisation de la cémentite. Dans le cas de l'acier eutectolde, la cé- mentite pré-eutectoide, qui s'est trouvée précipitée avant le travail de finition,subirait une déformation mécanique et une destruction au cours de ce travail de finitiontan- dis que les grains dispersés de cémentite s'aggloméreraient entre eux séparément, au cours du traitement ulté- rieur de sphéroidisation, pour donner la cémentite sphé- roldale. Les dislocations qui sont introduites au niveau des joints entre cristaux de la structure d'austénite mé- tastable donnent naissance aux germes permettant la for- mation de cette cémentite sphéroidale. Ainsi, un travail de finition effectué à des températures inférieures au point Ar1 s'avère ineffi- cace en raison de la précipitation de cémentite lamellai- re, tandis que d'autre part, avec un travail de finition effectué à des températures supérieures au point Ar3 ou Arcm, il se produit immédiatement une reconstitution de la structure d'austénite métastable obtenue par le tra- vail mécanique, tandis que disparaissent les dislocations introduites par le travail à chaud. 2558174: Par conséquent, pour les deux motifs pré- cisés ci-dessus, il convient d'effectuer le travail de fi- nition dans la gamme de températures comprise entre Ar1 et Ar3 ou Arcm. La demanderesse a en outre découvert que, même si l'on procède au laminage de finition à l'intérieur de la gamme de températures précitées les propriétés méca- niques du produit en acier obtenu varient en fonction de la vitesse de refroidissement de l'acier ayant subi le la- minage d'ébauchage, c'est-à-dire de la vitesse de refroi- dissement de l'acier juste avant le laminage de finition. Si cette vitesse de refroidissement est inférieure à une certaine valeur, l'aptitude à la déformation de l'acier obtenu chute de manière abrupte. Cette vitesse critique de refroidissement varie en fonction du type d'acier con- sidéré. Plus l'aptitude de l'acier à la trempe est élevée, plus la vitesse critique de refroidissement est faible. - En conséquence, on doit prendre en consi- dération cette aptitude de l'acier à la trempe pour déci- der de la vitesse de refroidissement de l'acier avant le laminage de finition, ainsi qu'indiqué plus haut.-La rai- son métallurgique de cette restriction apportée à la vi- tesse de refroidissement est la suivante: - ainsi qu'indiqué plus haut, un laminage de finition ef- fectué dans la gamme de températures comprise entre Ar1 et Ar3 ou Arcm s'avère généralement efficace en ce qui concerne la sphéroldisation de la cémentite. Toutefois, même à l'intérieur de cette gamme de températures, plus la température du laminage de finition est élevéemoins est forte la quantité de ferrite qui précipite du fait de la transformation induite mécaniquement, et plus fa- cile devient le rétablissement des dislocations qui dans le cas contraire constitueraient des germes pour la cémen- tite sphéroidale. Or, la quantité de ferrite induite mé- caniquement, ainsi que le rétablissement des dislocations dépendent de l'aptitude de l'acier à la trempe. Plus cet- te aptitude est faible, plus on doit choisir une vitesse 2558 1 74, élevée de refroidissement. En conséquence, pour obtenir une disper- sion de cémentite uniforme, et donc améliorer l'aptitude à la déformation du produit obtenu en acier, on devra choisir la vitesse de refroidissement de manière à res- pecter l'aptitude de l'acier à la trempe. I1 conviendra en outre dé noter que, dans * la présente invention, la gamme de températures est dé- finie en termes de températures de transformation sous les conditions de refroidissement. A l'inverse, dans l'é- tat antérieur de la technique décrit dans la demande Japonaise n 27 926/1983, cette gamme est définie en termes de températures à l'état d'équilibre, ce qui rend le procédé impraticable ou très difficile à mettre en oeuvre de manière précise. Dans le procédé décrit dans la demande Japonaise n 27 926/1983, on effectue le travail dans une gamme de températures comprise entre (Ae3 20 C) et ( Ae - 30 C). Pour les aciers que l'on soumet de préfé- rence au procédé conforme à l'invention, tels que S20C, S45C, SCr435, SCX4435 et SUJ2 du JIS, cette gamme de tem- pératures se situe au-dessus du point Ar3 de l'acier. Par conséquent, avec ce procédé décrit dans la demande Japonaise, on r.ne peut pas obtenir d'acier présentant une bonne structure de cémentite sphéroidale. (4) raison de la restriction apportée au taux de réduc- tion dans le travail de finition. Conformément à la présente invention, on doit effectuer un travail à chaud avec au moins 20%, et ceci dans la gamme de températures mentionnée plus haut. Plus le taux de réduction obtenu dans le laminage de finition à l'intérieur de cette gamme de tem- pératures est élevé, plus la sphéroîdisation de la cé- mentite est efficace dans le traitement ultérieur de re- cuit. Ceci signifie que, avec un travail de l'acier à chaud dans cette gamme de températures, on favorise la finesse de l'austénite métastable et l'introduction de S81?4; dislocations, ce qui rend le traitement de sphéroldisa- tion plus aisé et plus efficace. A l'opposé, avec un taux de réduction inférieur d 20%, on n'atteint pas de manière suffisante l'effet précité, et la cémentite lamellaire a une tendance poussée à précipiter. Il se trouve que la température du pro- duit en acier se trouve élevée en raison de la chaleur apportée par la déformation mécanique. Néanmoins, on de- vrait de préférence maintenir, également au cours du la- minage de finition, cette température de l'acier & une valeur inférieure au point Ac3. Par taux de réduction, tel qu'utilisé dans cette description, on entend le taux de réduction en ce qui concerne la section en coupe. Dans le cas d'un laminage à plusieurs passages, on entend par réduction, le taux de réduction total pour tous ces passages. On peut réaliser le refroidissement de l'acier issu du la- minage d'ébauchage, jusqu'à la température initiale du laminage de finition, sous forme d'un refroidissement & l'eau, à la vapeur ou à l'air (à savoir sous air pulsé),i. ou d'un refroidissement naturel à l'air (c'est-à-dire en laissant l'acier se refroidir naturellement à l'air), puis en laissant l'acier reposer sur la zone de repos de maniè- re qu'il refroidisse de façon naturelle. (5) le pré-traitement Conformément à un mode de réalisation de la présente invention, on soumet l'acier qui doit faire l'objet du travail de finition à un pré-traitement qui consiste: - à travailler l'acier avec un taux de réduction d'au moins 10% à l'intérieur d'une gamme de températures com- prise entre Ar3 ou Arcm et (Ar3 plus 100 C) ou (Arcm plus 1000C), de manière a rendre inférieure à 25 microns la dimension des grains qui seront obtenus par précipitation de la ferrite ou de la ferrite eutectolde au cours du travail ultérieur de finition de l'acier. Ce pré-traitement offre les deux résul- tats techniques suivants: - le premier résultat réside dans le fait que, comme le 255817 4 1].3 montre la Fig. 1, la courbe CCT de l'acier se trouve dé- calée vers le côté ou la transformation survient pendant un temps plus court, c'est-à-dire vers le côt5 gauche si l'on considère la Fig. 1. Ce décalage de la courbe CCT est dû à une transformation induite mécaniquement de A3 ou Acm (pour austénite en cémentite), et il sert à favoriser la transformation A, c'est-à-dire la préci- pitation de la cémentite sph6roidale au cours du traite- ment ultérieur de recuit, tel qu'un traitement isother- mique, un traitement de refroidissement à froid,etc... Sur la Fig. 1, la ligne en trait plein représente la courbe CCT dans le cas o l'on n'effectue pas de pré- traitement, et la ligne en trait interrompu représente la courbe décalée obtenue du fait du pré-traitement con- forme à l'invention. Le second résultat obtenu réside dans le fait que le pré-traitement induit une recristallisation de l'austénite, ce qui sert également à améliorer la sphéroldisation au cours dle l'opération ultérieure de recuit. Si l'on effectuait le pré-traitement avec une réduction inférieure à 10%, la dimension des grains de la structure d'austénite ne deviendrait pas inférieu- re à 25 microns, de sorte que l'on n'obtiendrait pas l'a- mélioration souhaitée de la sphéroidisation au cours du traitement ultérieur de recuit. Si l'on effectuait le pré-traitement à des températures inférieures à Ar3 ou Arcm, la structu- re métallurgique de l'acier ne se maintiendrait pas sous forme d'une phase unique cd'aust6nite. D'autre part, si on conduisait ce pr6-traiteminent A des températures supé- rieures à (Ar3 plus 100 c) ou (Arcm plus 100 C), cette dimension des grains d'aust6nite de l'acier ne devien- drait pas inférieure à 25 microns. (6) Le traitement de recui.t A la suite dlu travail de finition de l'a- cier décrit ci-dessus, on procède à un recuit de cet acier à l'aide de l'un quelconque des traitements suivants (a) Le traitement isothermique ]4 On peut soumettre à un recuit l'acier ob- tenu par le travail de finition, en le maintenant de ma- nière isothermique à l'intéricur d'une gamme de tempéra- tures comprise entre (Ae1 moins 100 C) et Ae1 pendant au moins dix minutes.- Si l'on effectuait le traitement isother- mique à des températures supérieures au point Ael, on n'obtiendrait pas la transformation A1, c'est-à-dire la transformation d'austénite en cémentite. C'est la raison pour laquelle le traitement ne doit pas être conduit en dessous du point Ae1. Toutefois, plus la température à laquelle on effectue le traitement isothermique est fai- ble, plus la sphéroldisation de la cémentite devient dif- ficile. Plus particulièrement si l'on conduisait ce trai- tement à une température inférieure à (Ae1 - 100 C),.la cémentite ferait l'objet d'une précipititation sous for- me lamellaire. C'est la raison pour laquelle on doit con- duire ce traitement isothermique à l'intérieur de la gam- me de températures comprise entre (Ae - 100 C) et Ae1. (b) Le traitement de refroidissement à froid. On peut soumettreà un recuit l'acier ob- tenu par le travail de finition en le refroidissant l tement jusqu'à 500 C, avec une vitesse de refroidissement inférieure à 100 C par minute, de préférence inférieure à 60 C par minute. Si l'on procédait au refroidissement lent sous une vitesse de refroidissement superieure à 100 C par minute, c'est de la cémentite lamellaire qui aurait tendance à précipiter. Si une vitesse de refroidissement inférieure à 60 C par minute s'avère préférable, c'est pour obtenir un coefficient élevé de sphéroidisation de la cémentite. On devra procéder à un refroidissement lent de l'acier jusqu'à une température inférieure à 5000C pour que la précipitation de la cémentite sphéroldale soit totale. Si l'on souhaite réduire la durée de ce trai- tement de refroidissement lent de l'acier, on arrêtera ce dernier à 600 C, valeur pour laquelle on obtient la plus grande partie de cémentite sous forme précipitée. (c) Le traitement de répétition. Z 2558174 On peut soumettre à un recuit l'acier ob- tenu par le laminage de finition en procédant à un trai- tement de répétition ainsi que indiqué plus haut. Ce traitement utilise la chaleur de la déformation mécanique pour (lever la température de l'a- cier. Dans ce traitement, on obtient un coefficient éle- vé de sphéroldisation de la cëmentite sous l'effet de la répétition du refroidissement et du chauffage de l'acier,- et sous l'effet de la déformation mécanique des carbures. Ce traitement de répétition conforme à l'invention est différent de celui prévu dans l'état an- térieur de la technique décrit dans la demande Japonnaise n0 85 86/1983, le refroidissement étant effectué à une température comprise entre Ar1 et Ael. Dans le traitement de répétition utilisé conformément à l'invention, la tem- pérature de refroidissement est relativement élevée et, par conséquent,l'acier présente une structure métallur- gique à phase unique d'austénite ou à phase d'aust6nite et de ferrite ou de cémentite lorsqu'on commence le tra- vail à chaud. La résistance de l'acier à la déformation pour une telle structure métallurgique se trouve être re- lativement faible et on peut effectuer le travail de l'a- cier dans des conditions douces. Dans ce mode de réalisation de l'invention, on décide des conditions du traitement de répitition en fonction des points suivants: - 1. - La température de refroidissement de l'acier. Ainsi qu'indiqué plus haut, on savait prxé cédemment que la déformation mécanique des carbures s'a- vère très efficace pour favoriser la sphéroldisation de la cémentite. Le traitement de répétition utilisé confor% mément à l'invention tire également effet de cette défor- mation mécanique des carbures. Ceci signifie que,alors que dans l'état antérieur de la technique, on procédait à la déformation mécanique à froid, on y procède, dans le traitement de répétition conforme à l'invention, au niveau du travail à chaud et dans la gamme consid6rée'de températures. Afin que l'on obtienne le résultat fourni par la déformation mécanique, il convient que les car- bures soient déjà précipités lorsqu'on commence le pré- traitement. D'autre part, si la transformation en bainite ou la transformation en perlite se trouve déjà achevée au moment du travail à chaud, il se trouve que la résis- tance de l'acier à la déformation est si élevée que l'ef- fort appliqué à la machine qui effectue le travail, par exemple le laminoir, devient trop élevé. En conséquence, on choisit la gamme de températures de l'opération de re- froidissement de ce traitement de répétition utilisé con- formémentà l'invention de manière que l'acier présente comme structure métallurgique la phase unique de l'aus- ténite ou la phase mixte d'austénite et de ferrite ou de perlite au début du travail à chaud du pré-traitement. Dans ce cas, l'austénite est une austénite super-refroidie dans laquelle les carbures se trouveraient précipités sous l'effet de la transformation induite mécaniquement au cours du travail à chaud. En conséquence, dans le pré- traitement conforme à l'invention, on procède au travail à chaud alors que les carbures sont précipités, ce qui permet d'obtenir de manière suffisante la déformation mécanique voulue de ces carbures. Ainsi, on choisit la température de reç froidissement à une valeur comprise entre-Ae1 et Ar1, ce qui correspond au domaine de l'austénite super-refroi- die. - 2. - Taux de réduction en section au cours du travil à chaud. On choisit le taux de réduction du tra? vail à chaud en tenant compte des raisons suivantes.: 1 ) - Il est nécessaire d'élever la tem- pérature de l'acier à une valeur supérieure au point Ac1 grace à la chaleur de la déformation mécanique. 2 ) - Il est nécessaire de réaliser une déformation mécanique suffisante des carbures. Il est également possible, dans ce tra-. vail à chaud, de l'effectuer en une seule passe à travers la machine effectuant le travail ou bien en plusieurs passes. - 3. - Raison de la répétition du refroidissement et du travail à chaud. Ainsi qu'indiqué plus haut, il était bien connu d'utiliser un traitement de répétition pour la sphéroidisation de la cémentite. Le principe de ce proces- sus réside dans le fait que l'acier se trouve refroidi à une valeur inférieure au point A1 de manière à précipi- ter les carbures, puis que l'acier est alors chauffé à une valeur supérieure au point A de manière à dissoudre une partie de ces carbures, ce qui divise ces derniers. La répétition de ce refroidissement et ce chauffage en- traîne la formation d'une cémentite entièrement sphéroi- dale. Si on élevait la température de l'acier à une valeur supérieure à Ac3 ou Accm, les carbures au- raient tendance à se dissoudre entièrement. C'est pour- quoi on doit régler le travail de l'acier à chaud de ma- nière que sa température s'élève à une valeur comprise entre Ac et Ac ou Accm. 1 3 On doit répéter au moins deux fois ce refroidissement et ce chauffage pour en obtenir un ré- sultat notable. (d) Le traitement classique de recuit dans une autre ligne de traitement Lorsqu'on laisse l'acier obtenu par le travail de finition se refroidir de manière naturelle jusqu'à la température ambiante, la cémentite se trouve partiellement sphéroldisée. On peut traiter un tel acier refroidi à l'aide du procédé classique de recuit sur une ligne séparée. Dans ce cas, le temps nécessaire pour le traitement de recuit est plus court que celui de l'état antérieur de la technique. Appareil utilisé de préférence pour met- tre en oeuvre le procédé conforme à l'invention. On va décrire en regard des dessins annexés un appareil permettant de mettre en oeuvre le procédé conforme à l'invention. Si l'on se réfère à la Fig. 2, la réfé- rence 1 désigne un four de chauffage et la référence 2 un laminoir d'ébauchage qui est relié à ce four 1. La ligne de production comprend en outre des moyens de re- froidissement par eau, vapeur ou air 3 et une zone de repos 4 disposée en aval du laminoir d'ébauchage 2. Comme le montre la Fig. 2, les moyens de refroidissement 3 et la zone de repos 4 sont disposés en parallèle, l'un:: par rapport à l'autre. La ligne de production comprend encore un laminoir de finition 5, en aval duquel sont disposés, en parallèle l'un par rapport à l'autre, des moyens de bobinage 61 et 62. Les moyens de bobinage 61 fournissent du fil d'acier sous forme d'une bobine envoyée dans un four continu 7 dans lequel la bobine de fil d'acier est déplacée au moyen d'un convoyeur 8. Ce four continu peut être donstitué par un four de chauffage isothermique ou un four de refroidissement lent. Dans le cas o l'on exécute le traite- ment de recuit sur une ligne séparée, on bobine le fil d'acier à l'aide de la bobineuse 62 et oh le transfert à l'autre ligne. La fig. 3 représente une ligne de travail secondaire sur laquelle on applique le procédé conforme à l'invention. Cette ligne de travail secondaire com- prend une bobine débitrice 9 permettant de dérouler du fil d'acier, des moyens de chauffage à haute fréquence 10 pour chauffer ce fil jusqu'à une température voulue, et une filière 11 -à travers laquelle on étire le fil à l'aide d'un rouleau d'entraînement 12. Cette ligne de production comprend encore des bobineuses 131 et 132 qui sont disposées en parallèle l'une par rapport à l'autre. La bobineuse 131 est disposée dans un four 14 qui peut être constitué par un four isothermique ou un four de refroidissement lent. Dans le cas o on exécute le traitement isothermique ou le traitement de refroidissement lent sur la ligne de production secon- daire, c'est cette bobineuse 131 qui est utilisée. Dans le cas o on exécute le traitement de recuit sur une ligne séparée, à l'aide d'un traitement classique de recuit pour sphéroidisation, on bobine le fil à l'aide de la bobineuse 132, puis on le transfère sur cette autre ligne. Les figs 4 et 5 représentent respective- ment une ligne de production d'acier en barre, et une ligne de production secondaire d'acier en fil que l'on utilise de préférence pour mettre en oeuvre un mode de réalisation préférentiel de l'invention. Sur ces figs. 4 et 5, les moyens corres- pondant à ceux représentés sur les figs. 2 et 3 sont indiqués par les mêmes chiffres de référence, seules les parties qui diffèrent de celles représentées sur les figs. 2 et 3 étant expliquées ci-dessous. La ligne de production représentée par la fig. 4 comprend en supplément un laminoir intermédiai- re 2' disposé en aval des moyens de refroidissement 3 et de la zone de repos 4, ainsi qu'un second groupe de moyens de refroidissement par eau, vapeur ou air 3' et une zone de repos 4' qui sont disposés en parallèle l'un par rapport à l'autre. Sur cette ligne de production,on soumet l'acier chauffé dans le four 1 à un laminage d'ébauchage à l'aide du laminoir 2, puis on le refroidit à l'air, à la vapeur ou à l'eau à l'aide des moyens 3, jusqu'à une température comprise dans la gamme entre Ar3 ou Arcm et (Ar3 + 100WC) ou (Arcm + 100WC). On peut faire reposer l'acier ainsi obtenu par le laminage d'ébauchage, sur la zone de repos 4, de manière à ce qu'il se refroidisse naturellement jusqu'à la gamme de températures indiquée. Une fois dans cette gamme de températures, on lamine l'a- cier résultant du laminage d'ébauchage, suivant une réductic d'au moins 10% et à l'aide d'un laminoir intermédiaire 2', de manière à rendre la dimension de grain de l'austénite in- férieure à 25 microns avant la précipitation de la cémen- tite en ferrite eutectoide. On refroidit ensuite l'acier à l'air, la vapeur ou l'eau à l'aide des moyens de refroi- dissement 3' ou bien on le laisse reposer sur la zone de repos 4' de manière qu'il refroidisse naturellement jus- qu'à la gamme de températures comprise entre Ar1 et Ar3 (Arcm). On soumet alors cet acier refroidi à un laminage de finition à l'aide du laminoir 5 et suivant une réduc- tion d'au moins 20%. On soumet l'acier résultant de ce laminage de finition à un traitement de recuit comme dé- jà indiqué plus haut en référence à la fig. 2. Sur la ligne de travail secondaire re- présentée à la fig..5, il estprévu des moyens de refroi- dissement par eau, vapeur ou air 15 disposés en aval de la matrice 11, puis une filière d'étirage 11' disposée en amont du cylindre d'entraînement 12. Sur cette ligne de travail, on étire l'acier chauffé à l'aide des moyens 10, à travers la filière 11 et à l'intérieur d'une gamme de températures carmprise entre Ar3 ou Arcm et (Ar3 plus 1000C) cu (Arcm plus 100 C), de manière à rendre la dimension de grain de l'aus- ténite inférieure à 25 microns. Qn refroidit alors l'acier à l'eau, la vapeur ou l'air à l'aide des moyens 15 et jusqu'à une gamme de températures comprise entre Ar1 et Ar3 (Arcm), puis dans cette gamme de température, on l'é- tire à travers la filière 11'. On va expliquer l'invention ense réfé- rant aux exemples suivants, qui sont donnés à titre sim- plement limitatif et ne limitent pas la portée de l'in- vention. GROUPE I d'exemples Exemple 1 Gn lamine des aciers présentant respec - tivement les compositions chimiques indiquées dans le tableau 1, jusqu'A un diamètre de 35 0 mm,puis on les refroidit respectivement aux vitesses indiquées sur le tableau 2 jusqu'à une température comprise entre 660 et 670 C. On soumet ensuite ces aciers à un laminage de fi- nition jusqu'à un diamètre 20 0 mm (suivant un taux de réduction de 67%) et on les bobine immédiatement dans un four continu. On maintient de manière isothermique les bobines d'acier dans ce four à 700 C et pendant 30 mn. Les propriétés mécaniques et métallurgi- * ques telles que la charge de rupture, le coefficient de striction, la limite ou seuil de compressibilité et le coefficient de sphéroidisation des aciers obtenus sont indiquées sur le tableau 2. Plus particulièrementon me- sure le coefficient de sphéroidisation en comptant les nombres de cémentites dont le rapport du plus grand au plus petit diamètre est supérieur à 3,0 et en calculant le pourcentage de cémentites observées dans la structure microscopique de l'échantillon. On mesure les transformations Ae1, Ae3 ou Aecm à l'aide de la machine d'essai de dilatation thermique Formaster. On mesure les températures de trans- formation Arl, Ar ou Arcm en chauffant jusqu'à 900 C des barres d'acier de 35 0 mm de diamètre, et en les refroidissant à des vitesses de refroidissement différen- tes. Ceci signifie que l'on refroidit les aciers S12C et S20C respectivement à l'eau et à l'air pulsé ou sous pression, et que l'on laisse les autres aciers se re- froidir naturellement. Les températures considérées de transformation sont également indiquées sur le tableau 1. Il ressort des résultats indiqués sur le tableau 2 que ce sont des vitesses de refroidissement su- périeures 250 C/sec. (refroidissement à l'eau) pour l'a- cier S12C, supérieures à 15 C/sec. (refroidissement à l'air pulsé) pour l'acier S20C, et supérieuresà 3 C/sec. (re- froidissement naturel,pour l'acier S45C qui s'avèrent efficaces pour améliorer la propriété de sphéroidisation et la déformabilité des aciers obtenus. TABLEAU 1 Composition Chimique ( %) Acier Indication -- - Na deJ I S C S i M n P S Cr Mo A1 Sol. A S 2 0 C 0,21 0,25 0,700,018 0,012 - - 0,028 B S 4 5 C 0,44 0,23 0,650,013 0,011 - - 0,033 C S C r 435 0,35 0,30 0,720,0150, 0121,02- 0,025 D SCM 435 0,36 0,28 0,75 0,010 0,0110,99 0,18 0,037 E.SU J 2 1,00 0,270,36.0,0130,0081,34 - 0,035 F S 1 2 C 0, 12 0,220,590,012 0,008 - - 0,020 A e1 Ae ou A r A r. ou A ecm Arcm _(:) (C) (C) () 731 815 6 4 5 701 727 7 7 6 6 3 9 '696 740 7 9 3 6 1 0 685 742 ' 790 6 0 3 675 745 8 1 4 6 1 0 681 732 880 6 2 0 6 8 4 TABLEAU 2 ECHANTIL Temprature PROPR_.TES LON Indication Vitesse initiale du de travail de N O T E Na de J I S Refroidis- finition C.R. C.S. L.C. C.Sph sement (t /sec) (t) kgf /m' (%) (%) () I 3 6 6 0 45 70 76 82 2 15 6 6 0 44 75 72 84 S1 2C 3 40 6 6'0 42 76 75 86 4 250 6 6 0 42 82 84 93 Invention L'a 3 6 7 0 49 72 70 7 6 6 15 6 7 0 4 5 7 8 8 4 9 2 Invention S 2 O C 7 40 6 7 0 44 7 9 8 5 9 0 Invention 8 2 5 0 6 7 0 44 7 8 8 5 9 0 Invention 9 3 6 7 0 53 6 5 7 0 9 4 Invention I 5 6 7 0 5 3 6 5 6 9 9 5 Invention S 4 5 C 11 40 6 7 0 53 6 4 6 9 9 4 Invention 12 2 5 0 6 7 0 54 6 6 7 0 9 4 Invention un C.R.: Charge de rupture CD C.S.; Coefficient de Striction - L.C.: Limite (seuil) de compressibilité C.Sph: Coefficient de Sph6roidisation 255817 4 GROUPE II d'Exemples Dans ce groupe d'exemples, on traite des échantillons d'acier présentant respectivement les compo- sitions chimiques indiquées sur le tableau 1 et un diamè- tre de 60 0 mm sur une ligne de production telle qu'illus- trée sur la Fig. 2. Ceci signifie que l'on chauffe les échantillons d'acier jusqu'à 900 C, puis on les soumet à un laminage d'ébauchage et on les refroidit jusqu'à une température prédéterminée. De manière plus précise, on refroidit les échantillons de S12C et S20C respectivement par refroidissement à l'eau et refroidissement à lair pul- sé, tandis qu'on laisse les autres échantillons se refroi- dir naturellement jusqu'aux températures initiales respec- tives du laminage de finition. On soumet alors les aciers ainsi refroi- dis à ce laminage de finition à l'intérieur d'une gamme prédéterminée de températures. On soumet enfin les aciers obtenus par ce laminage de finition à divers traitements de recuit. On mesure alors les propriétés mécaniques et les propriétés métallurgiques telles que la charge de rupture, le coefficient de striction, la limite (seuil) de compressibilité et le coefficient de sphéroïdisation de la cémentite. EXEMPLE II On soumet les aciers indiqués sur le ta- bleau 1 à un laminage d'ébauchage jusqu'à 35 0 mm, et on les refroidit respectivement jusqu'aux températures ini- tiales du laminage de finition indiquées sur le tableau 3. On soumet alors ces aciers refroidis à un laminage de finition jusqu'à un diamètre de 20 0 mm (suivant un taux de réduction de 67%) et on les bobine immé- diatement dans un four maintenu à 700 C, avec maintien isothermique pendant 30 mm. Les propriétés des aciers ainsi obtenus sont indiquées sur le tableau 3. - 25 - On réalise par ailleurs une expérimenta- tion sur un acier S45C en faisant varier la température initiale du laminage de finition. Les résultats en sont représentés sur la fig. 6. Il ressort des résultats. indiqués sur le tableau 3 et la Fig. 6 que les aciers soumis à un lamina- ge de finition à l'intérieur de la gamme de températures conforme à l'invention manifestent des propriétés méca- niques et métallurgiques améliorées. EXEMPLE 3 On soumet l'acier S45C à un laminage d'é- bauchage jusqu'à 35 0 mm, puis à un refroidissement naturel jusqu'à la température initiale indiquée sur le tableau 3. On procède au laminage de finition en faisant varier le taux de réduction à savoir à 11% (jusqu'à 33 0 mm) à 27% (30 0 mm), à 49% (jusqu'à 25 0 mm), à 67% (20 0 mm) et à 82% (15 0 mm). On bobine alors dans le four ces aciers obtenus par le laminage de finition, ainsi que l'acier à l'état obtenu par laminage d'ébau- chage ( sans laminage de finition), et on les maintient de manière isothermique à 7000 C pendant 30 minutes. Les propriétés mécaniques et métallurgi- ques des aciers obtenus sont représentées sur la Fig. 7. Il ressort de cette fig. 7 que l'acier recuit qui a été soumis au laminage de finition conformément à la présente invention manifeste une charge de rupture plus faible et un coefficient de strictionune limite (seuil) de compres- sibilité et un coefficient de sphéroldisation améliorés. 1l convient de noter que la limite (seuil) de compressibi- lité et le coefficient de sphéroidisation chutent abrup- tement lorsqu'on procède au laminage de finition en de- hors du domaine défini par l'invention. EXEMPLE 4 On lamine les aciers S45C et SCM435 dans les mêmes conditions que respectivement l'échantillon N 20 (la température initiale clu laminage de finition TABLEAU 3 (1) Température Essai de traction Echan- Indicationinitiale du. tillon. travail de C. R. C. S. L. C-. C.Sph N 0 T E Na ddé J l Sfinition (t) kgRf /u2 (%) () ( %) 13 720 50 65 62 54 14 6 90 4 8 7 8 78 8 9 Invention L15 S 2 0 C 6 70 4 5 7 8 8 4 9 2 Invention rV 6'5 0 4 6 77 8 O 8 5 Invention 1 7 620 5 8 60 53 7 1 1.8 7 2 0. 5 8 5 3 5 7 i 4 9 f19i 9 0 5 3 62 69 9 0 Invention S 4 5 C 6 7 0 5 3 65 70 9 4 Invention 21 6 5 0 5 5 64 70 9 2 Invention 22 620 67 49 50 84 23 700 58 50 60 63 24 6 7 0 5 5 68 68 8 8 Invention n S C r 435 6 5 0 5 2 70 72 9 8 Invention 26 6 2 0 5 6 68 70 9 4 Invention 27 590 70 47 48. 78 TABLEAU 3 (2) Température Essai de traction Echan- Indication initiale du tillon travail de C. R. C. S. L. C. C. Sph N O T E Noc de J I S finition ( t) kg /m,' it6) ( ) (9 6) 28 700 62 59 49 70 29 6 7 0 5 4 7 2 6 5 9 1 Invention S C M 135 6 5 0 54 75 7 0 9 7 Invention 31 t '3 0 2 5 7 4 6 8 9 4 In vent ion 32 5 u t) 7 3 54 45 79, ,...I _.. . . .....-... 33 7 00 7I0 I I 5 0 7 2 31 67 0 G 1 2 59 97 InIvent Lion S UJ J 2 6 5 0 6 3 65 6 ( 99 Invention 36 6 2 0 66 62 58 98 Invention 37 590 83 39 37 90 38 10 47 72 69 47 39 6 8 0 43 78 80 85 Invention S 1 2 C 6 6 0 4 2 8 2 8 4 9 3 Invention 41 6 3 0 43 80 83 89 Invention 42 610 49 70 62 78 2 i étant de 670 C) et l'échantillon n 30 (la température initiale du laminage de finition étant de 650 C), ceci jusqu'à un diamètre de 20 0 mm, puis on les maintient de manière isothermique en faisant varier la durée de ce traitement isothermique de 0 à 40 mn.La charge de rupture et le coefficient de sphéroidisation des aciers obtenus sont illustrés sur la Fig. 8. On soumet en outre l'acier de l'échantil- lon S45C et tel qu'obtenu après laminage de finition, à un traitement isothermique pendant 30 mn et en faisant varier la température isothermique de 550 C à 750 C. La charge de rupture et le coefficient de sphéroïdisation des aciers obtenus sont illustrés sur la Fig. 9. Il ressort de ces figs 8 et 9 que les aciers traités isothermiquement à l'intérieur de la gamme de température et pendant la durée, conformes à la pré- sente invention manifestent une charge plus faible de rupture et un coefficient élevé de sphêroIdisation de la cémentite. EXEMPLE 5 On lamine les aciers S45C et SCM 435 dans les mêmes conditions que respectivement l'échantillon n 20 (la température initiale du laminage de finition étant de 670 C) et l'échantillon n 30 (la température initiale du laminage de finition étant de 650 C), jusqu'à un diamètre de 20 0 mm, puis on les soumet au traitement de refroidissement lent en les refroidissant lentement jusqu'à 500 C et sous des vitesses de refroidissement variant de 15 C/mn à 100 C/mni tout en les déplaçant dans le four continu. La charge de rupture et le coefficient de sphéroldisation des échantillons obtenus sont illustrés sur la Fig. 10. Il ressort de cette fig. 10 que, lorsqu'on refroidit les aciers provenant du laminage de finition, à une vitesse de refroidissement inférieure à 60 C/mn, on obtient des aciers présentant une charge plus faible de rupture et un coefficient amélioré de sphéroïdisation de la cémentite. EXEMPLE 6 On lamine les aciers S45C et SCM 435 dans les mêmes conditions que respectivement l'échantillon n 20 (la température initiale du laminage de finition étant de 670 C) et l'échantillon n 30 (la température initiale du laminage de finition étant de 650 C), jusqu'à' un diamètre de 20 mm,puis on les bobine et on les laisse refroidir jusqu'à la température ambiante. Simultanément, on travaille à chaud les aciers S45C et SGI 435 on conformité avec le traitement de l'état antérieur de la technique, et on les laisse refroidir naturellement jusqu'à la tem- pérature ambiante, ceci à titre de comparaison. On soumet ces échantillons à un traite- ment de recuit de sph6roidisation dont le diagramme ther- mique est représenté sur la fig. 11. Ceci signifie que l'on conduit ce traitement de recuit de sphéroidisation en chauffant les aciers jusqu'à 750 C et en les mainte- nant à cette température pendant 1 heure, puis en les refroidissant lentement jusqu'à 600 C et en faisant va- rier la vitesse de refroidissement V de 0,5 à 2"C/mn. Les propriétés mécaniques et métallurgi- ques des aciers obtenus sont indiquées dans le tableau 4. Il ressort de ce tableau 4 que les échantillons trai- tés à chaud conformément à la présente invention manifes- tent une propriété de sphéroidisation améliorée, même avec le traitement classique de recuit de sphéroldisation. GROUPE III d'exemples Dans ce groupe d'exemples, on examine l'effet du pré--traitement: conforme à l'invention. Dans chlaque exemple de ce groupe, on trai- te les échantillons 4'acier indiqués dans le tableau 1, sur la ligne de prodlucl:ion représentée à la Fig. 4. Ceci signifie que l'on chauffe chaque spécimen à 900 C et on le soumet à un laminaqge d'(bauchage à l'aide du laminoir 2 en le faisant passer de 60 0 mm à 35 0 mm. On laisse refroidir jusqu'à une Lemp(rature prédéterminée les aciers obtenus par ce laminaqe d'ébauchage, et on les lamine à TABLEAU 4 IVi esse dq Irezrosse- Essai de traction Indication Iment a icours.unt de recuit C. R. C. S. L À C. Sph. N O T E des IS S (t/min.) kgf / ' (%) () (%) O, 5 5 I 6 4 75 90 'Invention i, 0 5 3 6 5 7 5 9 3 Invention 1, 5 5 5 6 2 7 I 8 9 Invention 2, 0 5 6 60 69 8 4 Invention 0,5 5 8 5I4 5 8 6 5 Comparai - son i1, 0 6 2 52 5 5 6 0 Cogyarai - son- 1, 5 64 [ 52 5 5 6 0 Comparai- son- 2,0 6 4 50 5 3 5 3 Comoarai- son- 0, 5 5 5 7 4 7 3 9 8 Invention 1, 0 5 5 7 2 7 0 9 6 Invention 1, 5 5; 6 9 7 I 9 2 Invention S2 0 5 8 7 0 6 6 88 Invention S CM 435 '. . .. ' 0, 5 6 2 68' 5 5 8 5 Comparai - 1 0 6 5 65 5 1 8 4 Comparai - son l, 5 6 5 64 5 0 8 0 g8jparai - 2,0 67 59 50 75 Comparai son l'aide du laminoir interm6diairo 2', jusqu'à 30 0 min. On refroidit alors ces aciers à l'eau jusqu'à une tem- pérature prédétermin6e, et on les soumet à un laminage de finition. On soumet ensuite l'acier résultant de ce laminage de finition à l'un quelconque des traitements de recuit conformes aux modes d'exécution envisagés par la présente invention. On mesure de la même manière que pour les exemples du groupe I la charge de rupture, le coefficient de striction, la limite (seuil) de compressibilité et le coefficient de sph6rod(i.istion des aciers obtenus. EXEMPLE 7 En ce qui concerne les aciers S45C et SCM435 présentés sur la tableau 1, on execute le laminage intermédiaire en les faisant passer de 35 0 mm à 30 0 mm (le coefficient de striction étant de 27%), puis on exécute un refroidissement à l'eau jusqu'.à 670 C pour l'acier S45C et jusqu'à 650 C pour l'acier SCM435. On procède alors au laminage de finition jusqu'à un diamètre de 20 0 mm. On bobine les aciers ayant subi ce laminage de finition, dans un four dans lequel on les maintient pendant 20 mn à 700 C. Comme le montre le tableau 5, on fait varier la température initiale du laminage intermé- diaire entre 850 C et 710 C pour l'acier S45C et entre 850 C et 690 C pour l'acier SCM435, ceci en vue d'exami- ner l'effet de la gamme de températures de ce laminage intermédiaire. On mesure alors les propriétés mécaniques et métallurgiques telles que la charge de rupture, le coefficient de striction, la limite (seuil) de compressi- bilité et le coefficient de sphéroidisation de la cémen- tite. Par ailleurs, on procède à un laminage intermédiaire dans les mêmes conditions que ci-dessus, mais en trempant l'acier 1 l'eau,de manière à mesurer la dimension des grains d'aust6nite au moment o se termine le laminage intermédiaire. 3;' Les valeurs obtenues à l'aide des mesu- res ci-dessus sont portées dans le tableau 5. Il apparaît que, avec un laminage inter- médiaire mené à des températures situées en dehors de la gamme conforme à l'invention, la dimension de grain de l'austénite serait supérieure à 25 microns et que les pros priôtés mécaniques et mtaillurgiques se détérioreraient. EXEMPLE 8 En utilisant l'acier présenté sur le ta- bleau 1, on procède. un laminage intermédiaire à 700 C en passant de 35 0 mm à 30 0 mm. On refroidit à l'eau les aciers ainsi laminés, jusqu'aixtempératures initiales du laminage de finition indiquées sur le tableau 6, et on procède alors à ce laminage de finition jusqu'à un diamé- tre de 20 0 mm. On bobine alors dans un four continu les aciers résultant de ce laminage de finition et on les y maintient de manière isothermique pendant 20 mn. On mesure, et on porte-sur le tableau 6, la charge de rupture, le coefficient de striction, la limite (seuil) de compressibilité et le coefficient de sphéroldisation de la cémentite. Il ressort des résultats portés sur le tableau 6 que les fils d'acier qui sont pré-traités et soumis à un laminage de finition à l'int-. rieur de la gamme de températures comprise entre Ar1 et Ar3 ou entre Ar1 et Arcm, offrent une charge plus faible de rupture et un coefficient de striction, une limite (seuil) de compressibilité et un coefficient de sphérol- disation élevés. EXEMPLE 9 En utilisant l'acier S45C, on procède à un laminage intermédiaire dans les mêmes conditions que pour l'exemple 8. On effectue alors un laminage de fini- tion de cet acier à 670 C et en faisant varier le coef- ficient de striction de 0% à 75%, puis on le bobine im- médiatement en le maintenant de manière isothermique à 700 C pendant 20 minutes. Un coefficient de striction de 0% signifie ici que l'on bobine immédiatement dans ie four TABLEAU 5 Température Esai de traction Echan- IntaeEuissai de traction EchanInitiale du til'o Laminage in- termédiairel 1 C. R. C. S. L C. C. SphnN O T E- No. (C) kg f /mn' (%) (%) (%) 850 40 56 55 65 82 810 33 55 59 66 85 S 45 C 770 23 52 68 74 97 Invention 7 1 0 20 50 69 74 98 Invention 7 I 0 I 8 5 0 6 9 73 9 8 Invention {.. . ....._... .. _ _.... _ __. _ _ _ _ 850 43 57 67 59 85 810 35 55 69 63 90 S C M 135 77 0 2 5 5 2 7 5 73 9 8 Invention 7 3 0 2 0 5 1 7 9 7 5 9 9 Invention 690 20 50 78 75 I 00 Invention 1:Dimension du Erain de l'austénite a.rs le laminage intermédiaire. Lo Lo Co un TABLEAU 6 (1) Echan- I dTempératureEssai de traction Indication initiale du Tillon travil de Na de j i sfinition TiloNa de J I S finition C. R.. C. S. LC. C. Sph. N 0 T E (t) kgf /m (%) (%) () 43 720 53 63 61 50 44 690 46 79.80 92 Invention S 20 C 67 0 46 83 8 1 95 Invention 4 6 6 5 0 4 5 8 0 8 0 93 Invention 47 620 56 64 55 70 1,8 720 57 53 58 50 49 690 52 63 70 95 Invention 0 S 45 C 670 52 68 74 97 Invention 1.6 5 0 5 1 65 73 97 Invention 52 620 68 52 53 85 53 700 58 50 61 63 54 670 53 72 70 93. Invention S C r 435 650 5 1 75 75 100 Invention 56 620 52 73 72 98 Invention 57.590 71 51 52 80 TABLEAU 6 (2) _ I_ Echan- Température Essai de traction tllon Indication initiale tillon du travail deJ S de finition C. R. C. S. L. C. c. Sph. N O T E Na de J 1 S (t) kgf /m ' (%) ( %) (96) 58 700 60 64 54 78 59 6 7 0 52 76 68 90 Invention 6 0 S C M 435 6 5 0 5 2 7 5 7 3 9 8 Invention 6 1 2 0 5 3 7 3 6 9 9 7 Invention 62 590 70 55 45 83 63 7 0 69 54 5 5 64 670 62 64 60 99 Invention 6 5 S U J 2 6 5 0 6 0 6 8 6 2 I 0 0 Invention 6 6 6 2 0 6 2 6 4 6 0 I 0 0 Invention 67 590 83 40 41 93 68 710 46 73 72 46 6 9 6 8 0 4 2 80 8 3 8 9 Invention 7 0 S I 2 C 6 6 O 40 8 2 8 6 9 3 Invention t 7 1 6 3 0 4 1 82 8 6 9 2 Invention 72 610 49 71 65 78 3G isothermique l'acier sortant du laminage intermédiaire *(donc sans laminage de finition). On porte sur la fig. 12 la charge à la rupture, le coefficient de striction, la limite (seuil) de compressibilité et le coefficient de sphéroldisation de la cémentite pour l'acier ainsi obtenu. Il apparatt que les aciers issus du laminage de finition avec un taux de réduction supérieur à 20% présentent une char- ge de rupture plus faible et des coefficients de stric- 10. tion, limite (seuil) de compressibilité et coefficient de sphéroidisation de la c6mentite améliorés. Il convient de noter que la limite (seuil) de compressibilité et le coefficient de sphéroidisation chutent abruptement si l'on procède au laminage de finition en dehors du domai- ne défini par l'invention. EXEMPLE 10 Ell utilisant les aciers S45C-et SCM 435, on procède au laminage dans les mêmes conditions que res- pectivement l'échantillon n 50 (la température initiale du laminage de finition étant de 670 C) et l'échantillon n 60 ( la température initiale du laminage de finition étant de 650 C) de l'exemple 8. Apres ce laminage de fi- nition, on maintient les aciers de manière isothermique pendant des durées variant de 0 mn à 20 mn On maintient en outre isothermiquement l'échantillon S45C issu du la- minage de finition,pendant 20 minutes et en faisant va- rier la température de 550 0C à 750 C. Les figs. 13 et 14 représentent la charge de rupture et le coefficient de sphéroldisation de ces aciers. Il ressort de ces résultats que seuls les aciers recuits dans le domaine défini par l'invention manifes- tent d'excellentes propriétés. EXEMPLE 11 En utilisant les aciers S45C et SCM435, on procède au laminage sous les mêmes conditions que res- pectivement l'échantillon n0 50 (la température initiale du laminage de finition étant de 670 C) et l'échantillon n 60 ( la température initiale du laminage de finition étant de 6500C) de l'exemple 8. Après ce laminage de fi- nition, on bobine immédiatement les aciers dans un four continu de refroidissement lent. Tout en déplaçant ces aciers dans le four, on les refroidit lentement jusqu'à 5000C en faisant varier la vitesse de refroidissement de C/mn à 200 C/mn. La fig. 15 représente la charge de ruptu- re et le coefficient de sphéroidisation de ces aciers. Il ressort de ces résultats que l'on peut obtenir une charge de rupture plus faible et un coefficient de sphé- roidisation de la cémentite amélioré lorsqu'on procède au refroidisse- ment lent à une vitesse située à l'intérieur du domaine défini par l'invention. EXEMPLE 12 En utilisant les aciers S45C etS M435, on procède à un laminage sous les mêmes conditions que respectivement l'échantillon n 50 ( la température ini- tiale du laminage de finition étant de 670 C) et l'échan- tillon n 60 ( la température initiale du laminage de finition étant de 650 C) de l'exemple 8. Après ce la- minage de finition, on laisse se refroidir naturellement les aciers. D'autre part, on soumet chacun des aciers S45C et SCM 435 à un travail classique à chaud, en les laissant refroidir de manière naturelle, ceci à titre de comparaison. On soumet ces aciers conformes à l'in- vention e donnés à titre de comparaison, à un traitement de recuit de sph6roidisation respectant le diagramme ther- mique représenté par la fig. 11, sur lequel on fait varier la vitesse de refroidissement lent V de 0,5 à 2 C/ minute. Le tableau 7 présente la charge de ruptu- re, le coefficient de striction, la limite (seuil) de compressibilité et le coefficient de sphéroldisation de la cémentite pour les aciers ainsi obtenus. Il ressort de ce tableau 7 que les aciers traités conformément à la présente invention manifestent des propriétés améliorées Tableau 7 Vitesse de Essai de traction Indication refroidis- sement du traitement C. R. C.S. L. C. C. Sph. N O T E du J I S de recuit (t/min.) kg f /mm (96) ( %) ( O. 5 5 0 6 7 7 5 9 6 Invention 1. 0O 5 1 6 5 7 5 9 3!nvention I. 5 5 4 6 4 7 3 91 Invention 2. 0 5 6 60 7 0 8 8 Invention S 45 C......_.C ' 0. 5 5 8 5 4 5 8 6 5 gparai- I. 0 6 2 5 2 5 5 6 0 Comparai- s on- 6 4 52 55 6 0 ComDarai- son' 2. O 64 50 53 53 comparai- 0. 5 5 2 7 4 7 4 9 8 Invention 1. 0O 5 4 7 2 7 2 9 6 Invention 1. 5 56 70 71 90 Invention 2. 0 5 7 69 67 87 Invention LM S CM 435.. u 0. 5 6 2 6 8 5 5 8 5 Csomnparai À _conmparai_ c 1 0 65 65 51 8 4 COgmparai- 1. 5 6 5 64. 50 80 omparai- 2. O _,. 75 9; 5 0 8 5 Comparai- son 2. 0 6 7 5 9 5 0 8 5 Comparai- _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _. .... _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ s o n une fois à l'état recuit pour sphéroidisation. GROUPE IV d'Exemples EXEMPLE 13 On prépare les aciers présentant les compo- sitions chimiques indiquées sur le tableau I en utili- sant un procédé classique de fusion, puis on produit à partir de ces aciers des barres présentant chacune des diamètres variant de 15,4 à 164,0 0 mm. On chauffe ces barres d'acier pendant 4 heures et on les lamine pour obtenir des barreaux de 11,0 0 mm en utilisant des lami- noirs N 1 à 9. On procède de manière continue aux lami- nages repectivement des numéros 1 à 3,des numéros 4 à 6 et des numéros 7 à 9. On réalise un refroidissement con- trôlé par refroidissement forcé entre le n 3 et le n 4, ainsi qu'entre le n 6 et n 7. On porte sur le tableau 8 la température de chauffage de chaque acier, les tem- pératures initiale et finale et le taux de réduc- tion pour chaque laminage, ainsi que les températures de transformation à l'état d'équilibre. On procède par ailleurs à des laminages analogues, mais on trempe immédiatement les aciers à l'eau avant et immédiatement après les laminoirs n 1, 4 et 7, en vue d'observer leur structure métallurgique. On cons- tate que juste avant les laminages n 1, 4 et 7, cette structure métallurgique de l'acier est constituée d'aus- ténite et que juste après les laminages n 1, 4 et 7, de la bainite ou de la perlite se trouve déjà formée. D'après l'observation faite ci-dessus, on comprend bien que l'on a procédé au laminage de manière conforme au mode de réalisation envisagé par la présente invention. Enfin, après ce laminage continu tel qu'indiqué ci-dessus, on laisse les aciers se refroidir ou on les soumet à un refroidclissement lent à une vitesse de 20 C/mn. Le tableau 8 présente le coefficient de sphéroldisation des aciers ainsi obtenus. TABLEAU 8 (1) Laminage Laminage Laminage Coefficient de Temp. Na 1toNQ 3 Na 4toN. 6, Na 7 toNa 9 sphéroidisation Acier Ae, Ae3 de %) Taux T.aux Taux Refroi- Refroi- I t t Chauf Tempéra. Tempéra. Tempéra. Tempéra. Tempéra. Tempéra. ae Refroi- efroi- Nu Efducu- reduc- dissement:dissement Qinitiale fial o initiale finale E2on initiale finale tlodnc mn ssemen Ic 'c Ic Ic Ic Ic Ic 20 C/mn. naturel _. %,,%, % % % 1050 690 730 75 690 750 50 705 740 25. 88 72 A 731 815. . .. 800 670 710 75 695 790 75 695 780 75 99 87 !t 900 690 720 25 710 745 20 710 740 15 80 70 f { 7 27 776 __ ________ _ __ _ 750 670 710 60 695 755' 60 695 760 60 91 81 950 670 700 25 700 755 30 710 790 70 85 72 C 740 793 - i. 750 650 710 70 700 790 70 695 790 70 98 85 Co -.r{ Tableau 8 (2) Temp. Laminage Laminage Laminage Coefficient de de Na 1 toNa 3 N 4 toNa 6 No 7 toNa 9 sphéroidisatio Acier Ae, Ae C c c Chauf Tempéra. Tempér. Taux Tempéra. Tempéra Taux Tempéra. Tempéra. Taux Refroi Refroi. Na tInitiale Finale de Initiale Finale de Initial Finale de dissemen disser ne Ic I Ic redu- I Icréduc- 'COf t r c 20OC aturel rduc- réducrduc tion tion tion 2 a ue % % % m mn. 1000 670 715 30 700 760 60 705 755 30 84 75 D 7 12 790 ___ _. _ _ _ _ i 780 650 740 90 665 780 85 650 755 80 100 85 I_- --. 1100 670 700 20 690 775 40 715 780 60 89 77 E 745 814 780 650 735 70 680 775 70 715 805 70 95 83 1050 680 730 75 700 760 50 710 750 25 84 70 F 732 880 - 800 660 710 75 670 780 75 680 790 75 78 88 2558 1 7 4 Lorsqu'on traite les aciers présentés dans le tableau 1 à l'aide d'un procédé classique, par exemple en les chauffant à 1 050 C, puis en procédant à un laminage de 950 C à 10400C sous une réduction de 60% ét en laissant l'acier refroidir de manière naturelle, il s'avère que les carbures précipitent sous la forme lamellaire dans le cas - des échantillons d'acier A, B, E et F (les échantillons d'acier C et D présentent une structure bainitique, de sorte qu'il n'est pas possible de mesurer le'coefficient de sphéroïdisation). A l'opposé, les aciers traités conformément au mode de réalisation considéré de l'invention offrent toujours un coefficient de sphéroidisation supérieur à 70% et si l'on procède à un refroidissement lent après le lami- nage, le coefficient de sphéroidisation qu'ils présentent est au moins de 85%. En ce qui concerne les échantillons A (chauf- fés à 800 C),B(chauffés à 900 C), C (chauffés à 750 C), D(chauffés à 1000 C) et F (chauffés à 800 C), la fig.16 illustre le coefficient de sphéroidisation des aciers qui ont été soumis à un refroidissement naturel après les lami- nagesn 1 à 3, n 1 à 6 et n 1 à 9, ainsi que des aciers soumis à un refroidissement naturel après le laminage à chaud classique. Sur cette même fig. 16, un cercle vide in-.' dique le coefficient de sphéroidisation de l'acier A, un triangle vide, celui de l'acier B, le triange pleins celui de l'acier C, le cercie plein, celui de l'acier D et le carré vide, celui de l'acier-F. Il ressort des résultats portés sur cette fig. 16 que les aciers refroidis après les laminages n 1 à 6 et après les laminages n 1 à 9 offrent un coefficient de sphéroidisation supérieur à 60%. Par contre, l'acier soumis à un refroidissement naturel seulement après les laminages 1 à 3 n'offre qu'un coefficient de sphéroidisation aussi faible que 20%. Ces résultats signifient.que l'on doit répé- ter au moins deux fois le refroidissement et le travail à chaud pour qu'ils exercent leur effet. Ainsi que cela a 6t6 pr6cisé de manière détaillée ci-dessus, les barres d'acier ou le fil d'acier produits conformément à la présente invention offrent un coefficient amélioré de sphéroidisation de la cémentite et d'excellentes propriétés mécaniques. REVENDICATIONS 1. Procédé de production d'acier en barre ou en fil, caractérisé en ce qu'il consiste: - à chauffer un acier contenant moins de 2% de C à une température supérieure au point Ac1 de cet acier, - à soumettre cet acier chauffé à un travail d'ébauchage, - à soumettre cet acier issu du travail d'é- bauchage à un travail de finition à l'intérieur d'une gam- me de températures comprise entre Ar1 et Ar3 ou Arcm et sous un taux de réduction d'au moins 20%, - et à soumettre cet acier issu du travail de finition à un traitement de recuit, ce qui donne un acier en barre ou en fil présentant une structure sphéroldale de cémentite amélio- rée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérise en ce que l'acier est un acier non-allié ne contenant pas plus de 0,15 % de C ou un acier faiblement allié présentant une aptitude à la trempe qui n'est pas supérieure à celle de l'acier non-allié à O,15%C, et en ce qu'il-consiste en outre: - -à refroidir l'acier issu du travail d'ébauchage. sous une vitesse de refroidissement supérieure à 250"C/s et à une température comprise entre Ar et Ar3. 1 3 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'acier est un acier non-allié contenant de 0,15 à 0,4 % de C ou un acier faiblement allié présentant une aptitude à la trempe comprise entre celle des aciers non- alliés à 0,15 % et 0,4 % C, et en ce qu'il consiste en outre: - à refroidir l'acier issu du travail d'ébauchage sous une vitesse de refroidissement supérieure à 10C/s et à une température comprise entre Ar1 et Ar3. - 2558 1 74 - 45 - 4. Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'acier est un acier non-allié ne contenant pas moins de 0,4 % de C ou un acier faiblement allié pré- sentant une aptitude à la trempe qui n'est pas inférieure à celle de l'acier non-alli.6 à 0,4 % C, et en ce qu'il-con- siste en outre: - à refroidir l'acier issu du travail d'ébau- chage sous une vitesse de refroidissement supérieure à 2 C/s et à une tempdraturc comprise entre Ar1 et Ar3 ou Arcm. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement de recuit consiste: - immédiatement après le travail de finition, à maintenir de manière isothermique l'acier issu de ce travail de finition pendant au moins 10 mn à une tempéra- ture comprise entre (Ae1 moins 100 C) et Ae1. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement de recuit consiste: - immédiatement après le travail de finition, à refroidir l'acier issu de ce travail de finition sous une vitesse de refroidissement inférieure à 100 C/mn, et de préférence inférieure à 60 C/mn, et sous une température inférieure à 500 C. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement de recuit consiste: - à refroidir l'acier issu du travail de fini- tion à une température comprise entre Ae1 et Ar1, à tra- vailler cet acier refroidi sous une réduction d'au moins %, de manière à induire la transformation perlitique ou bainitique de l'acier et à élever simultanément la tem- pérature de l'acier grâce à la chaleur provenant de la déformation mécanique jusqu'à une température comprise entre Ac1 et Ac3 ou Accm, et à répéter ces opérations de refroidissement et de travail. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement de recuit consiste: - à refroidir jusqu'à la température ambiante l'acier issu du travail de finition et à soumettre cet acier refroidi à un traitement classique de recuit de sphé- roïdisation. 9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste en outre: - avant le travail de finition, à travailler l'acier sous une réduction d.'au moins 10% et à l'intérieur d'une gamme de températures comprise -entre Ar3 ou Arcm et (Ar3 plus 100 C) ou (Arcm plus 100 C), de manière à réduire la dimension de grain austénitique de l'acier à une valeur inférieure à 25 microns.