Brevet FR2586708A1 — publié le 19870306

La présente invention concerne un matériau en acier inoxydable à grande résistance mécanique dont l'aptitude au façonnage et la résistance à l'adoucissement au soudage sont très bonnes. Les aciers inoxydables à grande résistance mécanique classiques sont sommairement répartis en (1) aciers inoxydables martensitiques, (2) aciers inoxydables austénitiques écrouissables, et (3) aciers inoxydables durcissables par précipitation structurale. Les aciers inoxydables martensitiques comprennent principalement un système Fe-Cr-C et sont sensiblement constitués d'une seule phase austénitique à la température de trempe (qui est de 900 à 1100 C, mais varie selon la teneur en Cr et C), mais leur point de départ martensi- tique (point Ms) est plus élevé que la plage des tempéra- tures ambiantes et on les dénomme des aciers durcissables par trempe. Ces aciers sont durs et de piètre aptitude au façonnage à l'état trempé ou à l'état trempé et revenu. Par conséquent, pour ces aciers, le façonnage qui comprend par exemple le pliage, l'usinage et le découpage, est effectué à l'état recuit et une grande résistance mécanique est conférée par un traitement thermique tel qu'une trempe et un revenu après que l'acier ait été conformé de la façon voulue. Cependant, le traitement thermique de pièces ou éléments importants est difficile et ces matériaux en acier sont susceptibles de se fissurer au soudage et, en consé- quence, le revenu doit être effectué après le soudage. Lorsque des aciers martensitiques sont destinés à être utilisés en tant qu'éléments structuraux, il faut compenser dans ce but les défauts susmentionnés. A cet effet, on a pris en considération un acier dont la teneur en C est cantonnée à des valeurs basses de sorte qu'il apparaît une phase massive de martensite à l'état trempé. Un exemple d'un tel acier est celui du brevet japonais publié sous le n 51-35447 (1976). Un acier qui entre dans le cadre revendiqué par ce brevet publié estprésenté dans le n 33 de "Nisshin Seiko Giho (Technical Reports of Nisshin Steel Co.)" (paru en Décembre 1975). Sa composition est: C: 0,032%, Si: 0,75%, Mn: 0,14%, Ni: 4,01%, Cr: 12,4%, et Ti: 0,31%. Cette matière présente une résistance à la traction d'environ 1059 MPa et un allongement d'environ 6%, et son adoucissement au soudage est très faible. Bien qu'un faible adoucissement au soudage et une grande résistance à la traction soient des caractéristiques souhaitables pour un matériau structural soudé, cet acier n'est pas encore satisfaisant comme matériau structural à façonner car son allongement est médiocre et il se produit facilement une fissuration même par un léger façonnage. Les aciers inoxydables austénitiques écrouissables comportent la phase austénitique métastable, telle que présentée par AISI 301, 201, 304, 202, etc., et ils sont durcis par le travail à froid ou écrouissage. Les propriétés mécaniques auxquelles on parvient par cet écrouissage sont stipulées dans JIS G 4307. Par exemple, pour la catégorie AISI 301 demidur, il est spécifié que la limite élastique n'est pas inférieure à 755,1 MPa, la résistance à la trac- tion n'est pas inférieure à 1029,7 MPa et l'allongement n'est pas inférieur à 10%. Autrement dit, la résistance à la traction et l'allongement sont tous deux spécifiés à des valeurs élevées. Cependant, un défaut des matériaux de cette classe réside en ce que lorsqu'ils sont soumis à un apport de chaleur comme par soudage, la partie chauffée ou soudée s'adoucit. Dans certains cas également, il se forme un dépôt de carbure de chrome dans la partie chauffée par soudage et des couches appauvries en chrome, et il apparait ainsi une fissuration par corrosion intergranu- laire sous tension. Les aciers inoxydables durcissables par précipi- tation structurale sont répartis en le type martensitique, le type ferritique et le type austénitique selon la struc- ture de la matrice. Toutefois, ils contiennent tous au moins un élément choisi parmi Al, Ti, Nb, Cu, Mo, V, etc., qui contribue au durcissement par vieillissement, et ces aciers sont durcis par précipitation, sous l'effet du vieillissement, de composés intermétalliques a partir de l'état de solution solide sursaturée. Ces aciers ont une résistance à la traction de 1373 à 1863 MPa et un allonge- ment de 2 à 5%, selon l'état de la matrice, la teneur en éléments qui contribuent au durcissement par vieillissement, etc. Lorsque ces aciers sont utilisés comme éléments structuraux, le façonnage et le soudage sont généralement effectués avant le durcissement par vieillissement. Cepen- dant, il est difficile de durcir par vieillissement de grand éléments structuraux. Comme on l'a décrit, les matières classiquement connues en tant qu'aciers inoxydables à grande résistance mécanique ne disposent pas à la fois de résistance mécani- que, d'aptitude au façonnage et de résistance à l'adoucis- sement au soudage. Le but de la présente invention est de fournir un nouveau matériau en acier inoxydable à grande résistance mécanique qui soit dénué des défauts susmentionnés. Ce but est atteint par chauffage d'un matériau en acier ayant une structure martensitique, dont la composition se situe dans des limites particulières et satisfait à une relation spécifique, de façon à provoquer une transformation austénitique inverse et à stabiliser la phase austénitique ainsi reformée par transformation inverse. La présente invention fournit un procédé de préparation d'un matériau en acier inoxydable à grande résistance mécanique ayant une très bonne aptitude au façonnage et ne s'adoucissant pas au soudage, constitué d'une phase martensitique simple ou d'une structure à phase double de martensite et de peu d'austénite, ce procédé comprenant le traitement thermique à une tempéra- ture de 550 à 675 C pendant 1 à 30 heures d'un matériau laminé à chaud, laminé à froid ou recuit constitué d'un acier qui se compose essentiellement de: C: pas plus de 0,10% Si: 0,20 à 4,5% Mn: 0,20 à 5,0% P: pas plus de 0,060% S: pas plus de 0,030% Cr: 10,0 à 17,0% Ni: 3,0 à 8, 0% N: pas plus de 0,10% et de Fe ainsi que d'impuretés accidentelles inévitables, et dont la valeur Ni q définie par: Ni. = Ni + Mn + 0,5 Cr + 0,3 Si + 20 (C + N) eq se situe dans l'intervalle de 13,0 à 17,5. La présente invention fournit également des pro- cédés pour préparer des matériaux en acier analogues en utilisant des aciers qui contiennent, en plus des composants susmentionnés, pas plus de 4% en tout d'au moins l'un de Cu, Mo, W et Co et/ou pas plus de 1% en tout d'au moins l'un de Ti, Nb, V, Zr, A1 et B, et dont la définition de Niéq est modifiée en fonction de la composition. Lorsqu'au moins l'un de Cu, Mo, W et Co est présent, la valeur de Niéq est définie par: Ni. = Ni + Mn + 0,5 Cr + 0,3 Si + 20(C + N) + eq Cu + Mo + W + 0,2 Co Lorsqu'au moins l'un de Ti, Nb, V, Zr, Ai et B est présent, la valeur Niéq est définie par: Ni. = Ni + Mn + 0,5 Cr + 0,3 Si eq Lorsqu'au moins l'un de Cu, Mo, W et CO et l'un au moins de Ti, Nb, V, Zr, A1 et B sont présents, la valeur Niéq est définie par: Ni. = Ni + Mn + 0, 5 Cr + 0,3 Si + Cu + Mo + eq W + 0,2 Co L'acier contient de préférence 0, 005 à 0,08% et mieux encore 0,010 à 0,06% de C; de préférence 0,25 à 4,0% et mieux encore 0,40 à 4,00% de Si; de préférence 0,30 à 4,50%et mieux encore 0,40 à 4,0% de Mn; de préférence pas plus de 0,040% et mieux encore pas plus de 0,035% de P; de préférence pas plus de 0,02% et mieux encore pas plus de 0,015% de S; de préférence 11,0 à 16,0% et mieux encore 12,0 à 15,0% de Cr; de préférence 3,5 à 7,5% et mieux encore 4 à 7, 5% de Ni; de préférence pas plus de 0,07% et mieux encore pas plus de 0, 05% de N; de préférence 0,5 à 3,5% et mieux encore 1,0 à 3,0% d'au moins l'un de Cu, Mo, W et Co s'il y en a; et de préférence 0,1 à 0,8% et mieux encore 0,15 à 0,8% d'au moins l'un de Ti, Nb, V, Zr, Al et B s'il y en a. L'acier susmentionné convenant au procédé de la présente invention présente une structure sensiblement martensitique dans n'importe lequel des états laminé à chaud, laminé à froid et recuit, en conséquence du fait que la composition est réglée de telle manière que la valeur Ni, comme définie ci-dessus, se situe dans l'in- tervalle défini ci-dessus. La présente invention repose sur la découverte de la Demanderesse selon laquelle l'acier susmentionné, sous forme laminé à chaud, sous forme laminé à froid ou sous forme laminé à froid et recuit, subit une transformation austénitique inverse et est stabilisé par traitement thermique à une température de 550 à 675 C pendant 1 à 30 heures. Le mécanisme impliqué et sa cause ne sont pas encore bien explicités, mais il a été confirmé que cette transformation austénitique inverse se produit de façon reproductible. Une modification des propriétés d'un acier inoxydable de structure martensitique par un tel traite- ment n'a jamais été tentée auparavant. Le matériau en acier de la présente invention fait montre d'un niveau de résistance mécanique d'environ 981 MPa et d'un allongement d'environ 20%, et il ne subit pas d'adoucissement au soudage. La raison pour laquelle la composition de l'acier est définie comme énoncé dans le présent mémoire est la suivante: C: C est un formateur d'austénite, il intervient pour former une phase d'austénite aux températures élevées, et il intervient également pour renforcer la phase d'austé- nite reformée et la phase de martensite après le traitement thermique. Cependant, une plus grande quantité de C diminue l'allongement et réduit la résistance à la corrosion de la soudure. En conséquence, C est limité à 0,10%. N: tout comme C, N est un formateur d'austénite, qui intervient pour former la phase d'austénite aux tempé- ratures élevées et également pour durcir la phase d'austé- nite reformée et il intervient donc pour renforcer l'acier. Cependant, une plus grande quantité de N diminue l'allonge- ment. En conséquence, N est limité à 0,1%. Si: Si intervient pour renforcer l'austénite reformée après le traitement thermique et il intervient pour élargir la plage des températures admissibles pour le traitement thermique. Dans ce but, il faut au moins 0, 2% de Si. Cependant, une plus grande quantité de Si favorise la fissuration à la solidification lorsque l'acier est solidifié ou soudé. En conséquence, la limite supérieure de la teneur en Si est établie à 4,5%. Mn: Mn est un formateur d'austénite et il est nécessaire au réglage du point Ms. Dans ce but, il faut au moins 0,2% de Mn. Cependant, une plus grande quantité de Mn est source de difficultés au cours de la fabrication de l'acier et en conséquence sa limite supérieure est établie à 5%. Cr: Cr est un composant essentiel pour conférer à l'acier de la résistance à la corrosion. On ne peut cependant s'attendre à aucun effet à moins de 10% de Cr, tandis que plus de 17% de Cr nécessite une plus grande quantité d'éléments formateurs d'austénite afin de produire une phase simple d'austénite aux températures élevées. La limite supérieure de Cr est établie à 17% de sorte que la structure désirée soit obtenue lorsque l'acier est amené à la température ambiante. Ni: Ni est un formateur d'austènite et il est nécessaire à l'obtention d'une phase simple d'austénite aux températures élevées et au réglage du point Ms. La teneur en Ni est fonction des teneurs en les autres éléments. Il faut au moins environ 3% de Ni pour obtenir une phase simple d'austénite aux températures élevées et régler le point Ms. Même si les teneurs en les autres éléments sont réduites, on n'obtient pas la structure désirée avec plus de 8% de Ni. P: P est un élément présent comme impureté inévitable provenant des matières brutes principales et auxiliaires. P fragilise les aciers et il est en conséquence limité à 0,060% au plus. S: S est également un élément présent comme impureté inévitable en provenance des matières brutes principales et auxiliaires de la fabrication de l'acier. S fragilise également les aciers et il est en conséquence limité à 0,030% au plus. Cu: Cu est par nature efficace pour améliorer la résistance à la corrosion. Dans la présente invention, Cu intervient pour abaisser le point Ms. Cependant, s'il est présent en une quantité dépassant 4%, l'aptitude au façonnage à température élevée est amoindrie. En consé- quence, la teneur en Cu est limitée à 4%. Mo: Mo améliore la résistance à la corrosion et il intervient pour renforcer l'austénite reformée et abaisser le point Ms. Cependant, Mo est un élément coCteux et sa teneur est limitée à 4% en considération du cogt de l'acier. W: W est efficace pour améliorer la résistance à la corrosion et renforcer l'acier, et il intervient également pour abaisser le point Ms. Cependant, la limite supérieure est établie à 4% car il augmente le colt de l'acier s'il est présent en plus grande quantité. Co: Co exerce un fort effet austénitisant dans la plage des températures élevées, et il abaisse le point Ms. (Bien que cet élément exerce un fort effet austénitisant, il n'abaisse pas excessivement le point Ms). Co intervient très efficacement pour le réglage de la composition dans un système à forte teneur en Cr. Cependant, la limite supérieure de la teneur en Co est établie à 4% car il augmente le coQt de l'acier s'il est présent en plus grande quantité. Les quatre derniers éléments mentionnés ci-dessus améliorent la résistance à la corrosion et interviennent en relation avec les autres composants pour régler la faculté de l'acier à former de la martensite. Ils sont équivalents en ce sens. Ti: Ti est un formateur de carbure et il est efficace pour éviter la formation de couches pauvres en Cr dues au dépôt du carbure dans le soudage et inhiber la croissance des grains de la phase d'austénite reformée. Cependant, si Ti est présent en grande quantité, il peut provoquer des défauts de surface et peut former une plus importante quantité de scories au soudage. En conséquence, la teneur en Ti est limitée à 1%. Nb: Nb est efficace pour éviter la formation de couches pauvres en Cr produites par précipitation de carbure de Cr dans le soudage et inhiber la croissance desgrains de la phase d'austénite reformée. Cependant, s'il est présent en plus grande quantité, il favorise la fissuration à la solidification lors de la coulée ou du soudage, et il réduit également la ductilité du matériau d'acier. En conséquence, sa teneur est limitée à 1%. V: V est efficace pour éviter la formation de couches pauvres en Cr et inhiber la croissance des grains de l'austénite reformée. Cependant, s'il est présent en plus grande quantité, il réduit la ductilité de l'acier. En conséquence, sa teneur est limitée à 1%. Zr: Zr est efficace pour éviter la formation de couches pauvres en Cr produites par dépôt de carbure dans le soudage et inhiber la croissance des grains de la phase d'austénite reformée. Cependant, s'il est présent en plus grande quantité, il se forme des inclusions non métalliques du type oxyde lors de la coulée ou du soudage, et les propriétés de surface ainsi que la ductilité de l'acier sont altérées. En conséquence, sa teneur est limitée à 1%. A1: A1 exerce un effet remarquable pour fixer N dans l'acier en fusion et inhiber la croissance des grains de la phase d'austénite reformée. Cependant, s'il est présent en plus grande quantité, il réduit l'écoulement du métal en fusion dans le soudage et rend ainsi difficile l'opération de soudage. En conséquence, la teneur en A1 est limitée à 1%. B: B est efficace pour inhiber la croissance des grains de l'austénite reformée et améliorer l'aptitude de l'acier au façonnage à chaud. Cependant, s'il est présent en plus grande quantité, il réduit la ductilité de l'acier. En conséquence, sa teneur est limitée à 1%. Les six derniers éléments mentionnés ci-dessus sont des formateurs de carbure, et ils sont remarquablement efficaces pour inhiber la croissance des grains de l'austénite reformée. Dans ce sens, ces six éléments sont équivalents. La raison pour laquelle l'équivalent de nickel (Niéq) est défini comme spécifié dans le présent mémoire est la suivante. Dens l'acier utilisé aux fins de la présente invention, la température à laquelle la trans- formation en martensite est achevée doit se situer aux alentours de la température ambiante (150 à -10 C). L'acier utilisé dans le procédé de la présente invention se compose d'une phase simple d'austénite dans la plage de températures à laquelle l'acier est exposé pendant le laminage à chaud, le recuit ou le soudage. Cependant, l'acier doit être substantiellement transformé en la structure martensitique lorsqu'il est amené à la tempéra- ture ambiante en partant des conditions susmentionnées. Par "substantiellement", on entend ici qu'une petite quantité (environ 25%) d'austénite peut être retenue. Il n'est pas nécessaire de prendre rigoureusement en consi- dération la quantité de cette austénite restante. Dans l'acier utilisé dans la présente invention, divers éléments sont alliés. La Demanderesse a trouvé que dans la mesure o la composition de l'acier s'inscrit dans le cadre des limites de compositions décrites cidessus et que son équivalent de nickel (Ni éq) tel que défini ci-dessus se situe dans l'intervalle décrit ci-dessus, la structure de l'acier est sensiblement martensitique à la température ambiante et le but de l'invention tel qu'exposé au début du présent mémoire est atteint. En effet, même si la composition entre dans le cadre des limites définies ci-dessus, si l'équivalent de nickel est inférieur à 13, le point Ms est trop élevé et on ne peut obtenir un grand allongement même si l'acier est traité thermiquement comme décrit ci-dessus. Si l'équivalent de nickel est supérieur à 17,5, l'acier s'adoucit au niveau de la soudure lorsqu'il est soudé et on ne peut donc obtenir les éléments voulus à grande résistance mécanique. Il va sans dire que la formule exprimant Ni. a été définie en tenant compte du degré eq auquel chaque élément contribue à la transformation austénite-martensite et en déterminant ainsi chaque coeffi- cient comme l'équivalent de la quantité de Ni par compa- raison avec le degré de contribution de Ni. Ti et les cinq éléments qui suivent sont neutres quant à la propriété susdite, et ils annulent la propriété formatrice d'austénite de C et N. Par conséquent, dans les aciers qui contiennent ces éléments, ces éléments et C et N ne sont pas pris en considération. La raison pour laquelle les conditions de trai- tement thermique sont définies comme spécifié dans la présente invention est la suivante. Les aciers dont la structure est martensitique (martensite massive) à l'état recuit ont une résistance à la traction d'environ 981 MPa, mais comme leur allongement est au mieux d'environ 6%, on ne peut dire que leur apti- tude au façonnage soit satisfaisante. Lorsque les aciers sont maintenus à une température située dans la plage de 550 à 675 C pendant 1 à 30 heures de manière qu'une partie de la martensite soit retransformée en austénite, l'austé- nite ainsi formée est plus ou moins stable en tant que structure, elle ne revient pas en totalité à l'état de martensite dans le refroidissement qui suit et peut rester sous forme d'austénite. Ce traitement thermique, effectué à une vitesse quelconque, confère une grande ductilité à l'acier sans abaisser fortement sa résistance mécanique (limite élastique). Aux températures inférieures à 550 C, le traitement thermique ne produit pas efficacement cette ductilité, et aux températures supérieures à 675'C, la limite élastique ainsi que la ductilité sont amoindries. La durée du traitement thermique est convena- blement choisie en tenant compte de la taille du matériau à traiter. Un traitement thermique de plus de 30 heures est désavantageux car il augmente la colt de l'acier. Le matériau en acier de la présente invention convient à la fabrication de pièces et éléments structuraux ainsi que de courroies en acier. Le matériau en acier possède une grande résistance mécanique et une grande duc- tilité et il ne subit pas d'adoucissement au soudage. La présente invention sera maintenant décrite plus particulièrement au moyen d'exemples en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un schéma synoptique illustrant la préparation d'échantillons selon la présente invention; et la figure 2 est un graphique représentant l'adou- cissementau niveau de la soudure dans des échantillons de la présente invention et d'exemples comparatifs. On prépare des coulées d'acier à titre d'échan- tillons en utilisant un four à vide à haute fréquence d'une capacité de 30 kg suivant la procédé habituel et on les coule en lingots dont le plan de fond mesure 110 x 110 mm, le plan de dessus mesure 120 x 120 mm et la hauteur est de 290 mm. On forge à 1250 C les lingots en plaques de 35 mm d'épaisseur et 155 mm de largeur, et on usine les plaques pour en faire des plaques mesurant 30 mm x 150 mm. Les plaques sont chauffées à 1250 C dans un four d'égalisation, puis on les lamine à chaud jusqu'à une épaisseur de 6 mm. On en essaie une partie à titre d'échantillons laminés à chaud (a), et on recuit l'autre partie à 1030 C pendant minutes, on la décape et on en lamine à froid une partie pour en faire des tôles de 1 mm d'épaisseur (83% de réduc- tion) dont une partie est mise à l'essai à titre d'échan- tillons laminés à froid (b). On lamine à froid la partie restante pour en faire des tôles de 2 mm d'épaisseur que l'on lamine de nouveau à froid après un recuit intermé- diaire pour en faire des tôles de 1 mm d'épaisseur (réduc- tion de 50%) dont on met une partie à l'essai à titre d'échantillons laminés à froid à 50% de réduction (c). On recuit encore la partie restante à 1030 C pendant 1,5 minute et on la décape. On la met à l'essai à titre d'échantillons recuits (d). Les modes opératoires de préparation des échantillons sont illustrés sur la figure 1. Les compositions des échantillons de la présente invention et des échantillons comparatifs sont indiquées sur le Tableau 1. Les Echantillons n 1 à 32 sont des aciers utilisés dans le procédé de la présente invention et les n A à F sont des aciers d'exemples comparatifs. Les compositions de ces échantillons se trouvent dans le cadre des limites de composition définies, mais les équi- valents de nickel Niéq des Echantillons A à D sont inférieurs à 13 et ceux des Echantillons E à F sont supérieurs à 17,5. Les essais de détermination des propriétés mécaniques sont effectués en utilisant les éprouvettes n 5 et n 13B définies dans la norme JIS Z 2201. La quantité de martensite est mesurée au moyen d'un magnétomètre à échantillon vibrant. Les propriétés mécaniques et la quantité de mar- tensite des échantillons sont récapitulées sur le Tableau 2. Sur le Tableau 2, "Procédé classique" signifie que le traitement thermique conforme à la présente invention n'a pas été effectué. Il ressort du Tableau 2 que les aciers qui n'ont pas été traités thermiquement conformément à la présente invention et présentent une structure de martensite sensi- blement massive à l'état recuit ont une grande résistance mécanique comme le montrent des limites élastiques de 715,9 à 1235,6 MPa et des résistances à la traction de 921,8 à 1323,9 MPa, mais que leur allongement est au mieux de 7,0%. Cette valeur est remarquablement basse par compa- raison avec les Echantillons E et F qui sont des tôles laminées à froid à 20% de réduction. Même parmi les échantillons qui ont subi le traitement thermique de la présente invention, ceux constitués des aciers comparatifs n'ont qu'un allongement de 8,5% au plus, même si cela représente une certaine amélioration. Les échantillons de la présente invention font preuve d'une remarquable amélio- ration de l'allongement tout en conservant la limite élastique, bien que certains échantillons soient affectés d'une légère diminution de la limite élastique. Le Tableau 3 indique les propriétés mécaniques et les quantités de martensite dans des cas o des échan- tillons recuits (d) ont été traités thermiquement dans diverses conditions. Le "Procédé Comparatif" du Tableau 3 désigne des exemples dans lesquels les échantillons ont été traités thermiquement à des températures dépassant la plage des températures de traitement thermique de la présente invention. Il ressort du Tableau 3 qu'une criti- calité existe aux environs de la température limite supé- rieure de 675 C du traitement thermique. On effectue l'essai de soudage en appliquant un cordon sur des tôles de 1 mm d'épaisseur par soudage TIG avec un courant électrique de 50 A à une vitesse de 400 mm/min. Les résultats sont représentés sur la figure 2. La figure 2 montre le profil de distribution de dureté à partir du centre des cordons. Les Echantillons 19 et 25, qui sont conformes à la présente invention, ont été traités thermiquement à 600 C pendant 20 heures. Les Echantillons E et F sont des tôles laminées à froid à 20% de réduction. Comme on peut le voir sur cette figure, les échantillons de la présente invention ne manifestent clairement pas d'adoucissement au niveau de la soudure. Tableau 1: Composition chimique et Ni, des Aciers pour le Procédé de l'Invention et d'Aciers Comparatifs eq Echan- Composition ( en poids) tillon N c si Mn P S Cr Ni N Cu, Mo, Co, w Ti, Nb, A1, Ni _________ Z, B, V e Aciers 1 0, 060 0.25 1,58 01027 01009 12,96 3.52 01012 13,1 pour 2 0,010 027 1,14 0, 031 0,010 13,04 4;00 0y076 13,5 le p - 3 0,013 0,22 0.36 01029 0.007 12, 77 7,43 0,019 1419 de pro- 4 0,045 2,07 0,37 0,034 0,014 13,03 6>25 07012 14,9 céda de 5 0,021 0,54 0147 0.021 0,009 16199 5,01 0,015 Co: 3101 1512 l'inven- 6 0.011 0124 0.31 0,029 0,012 15-09 6,03 01010 Cu: 2,12 1615 tion 7 0,007 0,28 0;27 0,019 0>007 12,91 7,47 01011 W: 1184 16,5 8 0,006 0,22 0.30 01024 Ot005 12,37 6}69 0,013 Mo: 2,60 16,2 9 0,019 0,41 0,33 0?027 0>004 13182 7>12 0)014 Cu: 0,76, W: 1)08 1730 0,013 0,26 3180 0.020 0,006 12,87 3>03 0,019 Ti: 0.27 13,3 11 0,014 0,28 4769 0,035 0,013 12,90 3>02 0,018 Ti: 0116 14,2 12 01030 0,25 2,87 01022 0009 12199 4,98 o015 Ti: 0t08 14,4 13 0,014 0 3920.380,026 01007 13104 7,38 0,015 Ti: 0,15 14, 6 14 0,011 2,02 0,37 0,030 0,012 13,04 7,31 0,014 Ti: 0,28 14,8 0.034 2115 0,31 01027 0,008 12,92 6.67 01020 Nb: 0,41 14,1 16 0,026 0,85 0,30 0 031 0,010 15t62 6,94 0,013 Nb: 0;50 15,3 17 0,014 0,37 0.29 0,036 0.014 14,21 7}02 0,015 Ti: 0,67 14,5 18 0,020 0154 0139 01029 01006 14,08 6,60 0,027 AI: 0177 142 n 19 0,015 0,32 0,46 0,025 0,004 13,87 7 00 01016 B: 0>39 1415 0,010 0,35 0,40 0037 01006 13,64 7>03 0,014 V: 0,47 14,4 21 0,011 0,30 0.35 01026 0,011 13,72 6,89 0,010 Zr: 0,59 14,1 22 0,030 0141 0,40 0,034 0.008 13,61 6,91 O010 Ti: 0,50, Nb: 0,42 14e2 23 0,028 0, 35 0.42 0,028 0,006 13257 7,04 01010 Ti: 0;32, Ai: 0,50 14 4 24 0,056 1, 90 0,39 0,021 0.005 1306 6,25 01013 Ti: 0310, V: 0,25 13 8 01040 1,44 0, 29 0,018 0,006 14,61 7>36 01010 Cu: 1,01 Ti: 0t49 16,4 26 0>038 1,52 0,21 0,027 0,011 13,87 7,02 01008 Cu: 0,68, Mo: 1102 Ti: 0,37 16,3 27 01007 3t05 0,31 0,024 0,008 13,16 6,33 0,015 Mo: 1117 Ti: 0110, Nb: 0,41 1513 28 0,007 2104 0130 0>032 0,012 12>18 5,40 0,011 Cu: 2,03 Nb: 0,45 14,4 29 0,013 0,37 0,26 0,028 0,008 13,09 7)00 0,010 W: 0,82 Ti: 0,58 1417 0,010 2,56 0,24 0,028 0,005 14t56 6>37 0,009 Co: 2,31 Ai: 0,70 1511 31 0,040 1, 39 0>27 0,037 0>009 12e82 6,12 0,014 Cu: 0,91, W: 1j97 Ti: 0,81 16?1 32 0,026 4,12 0,30 0,023 0,008 13,12 7,12 0,014 160 32 0,0264,12 0?3001 1610 Aciers A 0 035 0,21 0>16 0,021 01004 11,79 4142 0,009 Ti: 0 27 10 5 Compaa 0,046 0,31 0,21 0,018 01006 11,52 5,01 0,013 Nb: 0,40 11,1 O C 0,009 0,45 0,40 01021 0,004 11,72 5,26 0,011 12>1 ratifs D 0,014 0,28 1,32 0,019 0,007 10186 3,97 0,025 1116 E 0,013 0,57 1,49 0,028 0.007 17,53 7,40 01094 2000 F 0,058 0,51 1,14 0,025 0,005 17,44 7,10 01070 19,7 Tableau 2: Propriétés Mécaniques et Quantité de Martensite de Produits du Procédé de l'Invention et de Produits Comparatifs Procéddé Classique Procédé de l'Invention Echan- Venant de Recuit (d) 600 C x 10 h (Venant de Recuit (d)) 6000C x 10 h ((a)) tîllon r. -; o. aB All. Hv mr. N (MPa) (MPa) (M), (Z) (MPa) (MPa) ( 1323,9 43 3 94 100 1186,6 4,7 362 100 980,7 5t9 328 100 1265,1 7,0 331 100 970,9 5,7 304 97 941,4 5,2 297 93 951,2 5,2 300 94 921,8 6,1 307 98 941,4 5,8 297 90 941,4 4,0 303 100 961,1 5,8 293 95 921,8 6,2 306 94 1039,5 6,4. 322 99 1010,1 6,4 315 98 1157,2 5,7 336 94 1029,7 6,2 319 92 1059,1 4,2 322 100 1068,9 5,1 327 100 1137,6 4;7 334 96 1118,0 4,2 329 100 1088,5 4,0 317 100 961, 15,6299 100 1010,1 6,1 309 100 1265,1 6,2 336 91 1127,8 3,9 327 91 1167,0 4;2 333 93 1186,6 5,0 327 97 1235,6 4 7 337 100 1078,7 5r1 316 100 1176,8 5 7 329 98 1118,0 612 324 94 1294,5 3,9 395 91 1029,7 6 0 330 100 1010,1 5,7 326 100 951,2 5,5 307 100 1029,7 5 9 320 100 941,4 28W,0 340 18 1068,9 26,3 342 21 961,1 1078,7 13,6 332 97 892,4 1049,3 13;7 318 92 696,3 823,8 17,4 271 87 725,7 912,0 18t7 294 85 706,1 921,8 16,2 300 86 676,7 872,8 18P4 288 79 725,7 951,2 17,7 305 ' 72 755,1 872,8 1812 291 80 774,7 82,4 17,9 298 73 *755,1 814,0 16r1 273 95 735,5 784,5 16,7 303 80 686,5 892,4 18?4 275 73 696,3 892,4 1879 272 81 696,3 882,6 19,7 289 84 745,3 902,2 1812 301 79 735,5 921,8 17r6 304 72 774,7 961,1 17,4 312 93 804,1 951,2 1812 317 85 784,5 1000,3 16,8 321 82 764,9 970,9 1713 306 91 833,6 1068,9 18,6 330 94 725,7 872,8 19 3 276 96 707,1 892,4 18,5 284 95 725,7 912,0 18 1 306 74 833,6 1216,0 16,1 323 70 804,1 1167,0 17,9 320 71 823,8 1137,6 16,8 319 79 853,2 1098,3 17t5 325 96 765,0 931,6 18,1 30/ 94 814,0 1049,3 1713 312 85 784,5 951,2 18,4 305 81 1029,7 1118,0 16;3 369 90 804,1 951,2 713 302 100 833,6 931,6 7,4 304 100 804,1 921,8 7,0 296 100 814,0 931,6 7,2 297 100 990,5 882,6 715,9 745,3 706,1 686,5 725,7 735,5 764,9 735,5 725,7 686,5 715,9 715,9 764,9 735,5 764,9 814,0 794,3 764,9 843,4 735,5 686,5 725,7 833,6 794,3 814,0 843,4 784,5 804,1 745,3 961,1 804,1 814,0 794,3 833,6 1137,6 1049,36 853,2 882,6 882,6 892,4 931,6 892,4 902,2 814,0 794,3 912,0 921,8 872,8 912,0 941,4 961,1 970,9 970,9 931,6 990,5 863,0 833,6 892,4 1167;Q 1059,1 1098,3 1127,8 931,6 1029,7 912,0 1108,2 931,6 941,4 921,8 961,1 ,2 337 96 14,8 319 92 16,8 280 88 17t9 301 86 16,5 297 85 18,6 291 76 1731 298 71 18,3 293 79 18,1 296 75 1614 275 94 17,1 272 81 18,7 289 75 18 2 287 79 19 0 286 82 1815 293 79 17r9 300 72 18,1 315 91 18 7 304 85 16,8 319 82 17,6 304 92 19,2 326 9> 19,0 281 95 18,2 276 93 18t7 283 78 16,2 311 73 17,4 306 70 1770 311 78 18,0 323 91 17,7 311 93 17 9 320 83 19,0 298 74 16,7 358 92 6,8 297 100 7,0 300 100 6/7 294 100 ;9 307 100 Produits du Procédé de l'Inven- tion Produits. Cafa- ratifs A C O E * F* 1235,6 1118,0 755,1 863,0 745,3 735,5 794,3 784,5 804,1 755,1 735,5 715,9 725,7 735,5 892,4 814,0 843,4 872,8 902,2 892,4 961,1 774,7 823,8 941,4 912,0 931,6 931,6 961,1 814,0 921,8 853,2 872,8 921,8 941,4 872,8 931,6 706,1 686,5 o' c'j t, Tableau 2 (suite) Procédé de l'Invention Echan- 6000C x 10 h ((b")) (83 % à froid) 600 C x 10 h ((c)) (50 7 à froid) tillon ao.2 8 Ail. Hv mar. ao0.2 8 All. Hv mar. N (MPa) (MPa) (M) (x) (MPa) (MPa) () () 1 - - - - 1 049 3 1 098,3 146 330 95 2 970,9 1078,7 16,2 324 90 961J1 1049,3 15,3 320 92 3 833,6 892,4 18,2 289 82 814,0 882t6 17,9 281 84 4 872,8 1000,3 19,3 317 81 853,2 961,1 18,9 314 84 823,8 951,2 17,8 301 73 814,0 931, 6 16)8 293 79 6 814,0 931,6 19,1 289 70 794,3 902,2 18,9 289 72 7 863,0 941,4 18,2 294 67 833i6 912,0 17,9 291 70 8 872,8 931,6 20;4 307 73 843r4 892,4 19,1 302 71 9 892,4 931,6 2177 302 70 882,6 912,0 2078 300 72 V794 3 872,8 20;3 294 91 794,3 833,6 1916 281 93 il 784,5 823,8 23%1 279 76 784,5 853,2 2211 281 79 12 745/3 804,1 2016 275 68 745t3 794,3 19)8 286 67 13 774,7 823,8 2172 290 70 751,1 804,1 21,0 285 71 14 892,4 902,2 20,7 291 75 843z4 912,0 2015 289 78 892,4 912,0 2012 288 76 892,4 931,6 20 8 300 82 16 784,5 823,8 19,4 279 65 784,5 843,4 1910 284 69 17 804,1 833,6 19,3 281 83 794,3 853,2 19,1 289 84 18 863,0 892,4 21,3 294 80 872,8 921,8 21,5 299 80 19 872,8 921,8 23,4 297 67 843,4 912,0 2277 300 69 843,4 892,4 2011 292 84 804,1 882,6 1978 288 84 21 863,0 912,0 21)8 298 85 843,4 902,2 2112 295 85 22 814,0 853,2 20,9 281 87 794,3 843,4 20 0 291 86 23 833,6 882,6 2114 289 81 814,0 872,8 2018 295 80 24 784,5 814,0 20,2 275 68 794,3 8336 20 75 287 67 872,8 912,0 19,3 291 64 843t4 882,6 19 1 287 65 26 843,4 892,4 2010 287 63 833,6 892,4 20)8 293 66 27 833,6 921,8 19i4 295 68 823,8 902,2 19?0 290 70 28 872,8 912,0 2114 306: 74 872,8 941,4 20y9 310 73 29 833,6 863,0 1911 297 73 82318 931,6 19,0 305 70 843,4 912,0 1977 301 68 833,6 892,4 19.3 295 69 31 784,5 823,8 20,5 279 60 814,0 882,6 20p0 276 64 32 1018,0 1047t4 1618 384 85 1029t7 1078,7 16E,5 369 88 A C D E* F* 833,6 970/9 8,3 298 100 823,8 101O,1 8,0 315 100 872,8 921,8 8,1 305 100 872,8 951, 2 8a4 302 100 814,0 951 t2 815 300 100 833,6 961,1 8,0 299 100 853,2 970,9 773 318 100 872,8 1019,9 7,3 320 100 * E, F: laminé à froid à 20 % de réduction Aciers pour le Procédé de l'In- vention Aciers ratifs 1-. r%) 'n Co 0% -J CD Co Tableau 3: Propriétés Mécaniques et Quantité de Martensite des Produits du Procédé de l'Invention et des Produits du Procédé Comparatif (Matériaux Recuits) Procédé de l'Invention Echan- 550 C x 30 h 575 C x 5 h 600 C x 20 h tillon 00.2 aB All. Hvmar..2 B All. Hv mar. N (MPa) (MPa) (S) (M) (MPa) (MPa) (z) (Z) (MPa) (MPa) (Z) (S) 3 725,7 833t6 15,7 286 98 755,1 843,4 1513 290 96 696t3 823,8 17,3 276 85 4 784, 5 853,2 16il 291 98 931 6 1039,5 1514 311 97 735,5 872 t8 18,4 291 82 6 735,5 814,y0 15,4 290 94 804t1 892,4 14)9 300 90 666,9 882,6 18l5 293 75 9 804 1 951 2 1614 313 97 872,8s 99o0,5 1515 322 90 735,5 853,2 1810 284 72 12 735,5 823,8 15/8 287 97 735,5 814,0o 149 283 97 686,5 882,6 1879 285 73 13 784,5 833,6 16t8 291 98 814,0 863,0 15,3 298 96' 706,1 912,0 1817 281 75 14 872 8 931 t 6 1611 322 98 980,7 1029,7 15)1 340 96 715,9 863,0 19}3 283 80 18 892t4 970,9 16,0 320 96 1019t9 1078,7 15}0 337 93 804,t1 931, 6 19>1 300 84 823,8 1088,5 16]} 334 96 872,8 1078,7 156 330 90 843,4 1147,4 17/4 328 71 28 833,6 1078,7 15t7 326 98 892,4 1039,5 148 325 95 804,1 1059,1 18)5 321 89 31 853,2 961,1 1619 300 98 804,1 990t5 15,4 316 97 764, 9 941,4 19,4 303 72 32 951 t2 1167t0 13,3 356 100 961,1 1047,4 15)3 358 95 780,7 1108I, 2 173 353 92 17}'T rCo co Go o oo Tableau 3 (suite) Echan- 625 C x tillon o.; a N (MPa) (MPa) 3 657, 0 912,0 657,0 637,4 725,7 666,9 706,1 14 725,7 18 774,7 814,0t 28 804,1 31 725,7 32 990,5 951 2 853t2 863,0 833,6 882,6 833,6 921t,8 1118,0 1029,7 882r6 1137,6 1 h All. (n) 16t7 17,1 18,0 18,9 19r6 19t8 18,1 ,5 ,2 Procédé de l'Invention 6751C x I h Hv mar. a0.2 (Z) (MPa) 627,6 76 637,4 617t8 69 696,3 68 627,6 71 715s9 73 696,3 666,9 67 774,7 88 794,3 66 735,5 91 735,5 08 All. Hv m (MPa) (Z) 892,4 14f9 912,0 16 3 872,8 J169 872,8 16r4 892,4 17t5 902,2 1613 912,0 16;9 921 t8 16t4 1068,9 1519 1010,1 15,7 912,0 17,0 1127,8 14t0 Procédé Comparatif 710 C x 1 h ar. 2 (,) (MPa) 83 509,9 82 529,6 73 490,3 578,6 490,3 71 549,2 69 588,4 598,2 72 598,2 71 568,8e 69 559,e 78 666,9 as (MPa) 863,0 961,1 833 6 853,2 794,3 853,2 833,6 892,4 1078,7 970,9 833,6 1147,4 All. (%) 11,0 ,7 11)6 11,3 12 5 12t6 9)2 Hv mar. (,) Ca 0', ",, 2586708 REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation d'un matériau en acier inoxydable à grande résistance mécanique ayant une très bonne aptitude au façonnage et ne s'adoucissant pas au soudage, constitué d'une phase martensitique simple ou d'une structure à phase double de martensite et de peu d'austénite, caractérisé en ce qu'il comprend le traite- ment thermique à une température de 550 à 675 C pendant 1 à 30 heures d'un matériau laminé à chaud, laminé à froid ou recuit consistant en un acier qui se compose essentiellement de: C: pas plus de 0,10%, Si: 0,20 à 4,5%, Mn: 0,20 à 5,0%, P: pas plus de 0,060%, S: pas plus de 0,030%, Cr: 10,0 à 17,0%, Ni: 3,0 à 8,0%, N: pas plus de 0,10%, et de Fe et d'impuretés accidentelles inévitables, et dont la valeur NiUq définie par: Ni.q Ni + Mn + 0,5 Cr + 0,3 Si + 20(C + N) eq se situe dans l'intervalle de 13,0 à 17,5. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'acier se compose essentiellement de: C: 0,005 à 0,08%, Si: 0,25 à 4,0%, Mn: 0,30 à 4,5%, P: pas plus de 0,04%, S: pas plus de 0, 02%, Cr: 11,0 à 16,0%, Ni: 3,5 à 7,5%, N: pas plus de 0,07%, et de Fe et d'impuretés accidentelles inévitables. 3. en ce que 1 0 et de Fe Procédé selon la revendication 2, caractérisé l'acier se compose essentiellement de: C: 0,007 à 0,06%, Si: 0,40 à 4,0%, Mn: 0,40 à 4,0%, P: pas plus de 0,035%, S: pas plus de 0, 015%, Cr: 12,0 à 15,0%, Ni: 4,0 à 7,5%, N: pas plus de 0,05%, et d'impuretés accidentelles inévitables. 4. Procédé pour préparer un matériau en acier inoxy- dable à grande résistance mécanique ayant une très bonne aptitude au façonnage et ne s'adoucissant pas au soudage, constitué d'une phase martensitique simple ou d' ne structure à phase double de martensite et de peu d'austénite, caractérisé en ce qu'il comprend le traitement thermique à une-température de 550 à 675 C pendant 1 à 30 heures d'un matériau laminé à chaud, laminé à froid ou recuit consistant en un acier qui se compose essentiellement de: C:pas plus de 0,10%, Si:0,2 à 4,5%, Mn:0,2 à 5,0%, P:pas plus de 0,060%, S:pas plus de 0,030%, Cr:10,0 à 17, 0%, Ni:3,0 à 8,0%, N:pas plus de 0,10%, au moins l'un de Cu, Mo, W et Co: pas plus de 4% en tout, et de Fe et d'impuretés accidentelles inévitables, et dont la valeur Ni. définie par: eq Niéq = Ni + Mn + 0,5 Cr + 0,3 Si + 20(C + N) + Cu + Mo + W + 0,2 Co se situe dans l'intervalle de 13,0 à 17,5. 5. en ce que en tout, et de Fe 6. en ce que - Procédé selon la revendication 4, caractérisé l'acier se compose essentiellement de: C:0,005 à 0,08%, Si:0,25 à 4,0%, Mn:0,30 à 4,5%, P:pas plus de 0,04%; S:pas plus de 0,020%, Cr:11,0 à 16,0%, Ni:3,5 à 7,5%, N:pas plus de 0,07%, au moins l'un de Cu, Mo, W et Co: 0,5 à 3,5% et d'impuretés accidentelles inévitables. Procédé selon la revendication 5, caractérisé l'acier se compose essentiellement de: C: 0,007 à 0,06%, Si:0,40 à 4,0%, Mn:0,40 à 4,0%, P:pas plus de 0,035%, S:pas plus de 0, 015%, Cr:12,0 à 15,0%, Ni:4,0 à 7,5%, N:pas plus de 0,05%, au moins l'un de Cu, Mo, W et Co: 1,0 à 3,0% en tout, et de Fe et d'impuretés accidentelles inévitables. 7. Procédé pour préparer un matériau en acier inoxy- dable à grande résistance mécanique ayant une très bonne aptitude au façonnage et ne s'adoucissant pas au soudage, constitué d'une phase martensitique simple ou d'une stru- ture à phase double de martensite et de peu d'austénite, caractérisé en ce qu'il comprend le traitement thermique à une température de 550 à 675 C pendant 1 à 30 heures d'un matériau laminé à chaud, laminé à froid ou recuit 23 2586708 consistant en un acier qui se compose essentiellement de: C:pas plus de 0, 10%, Si: 0,2 à 4,5%, Mn:0,2 à 5,0%, P:pas plus de 0,060%, S: pas plus de 0,030%, Cr: 10,0 à 17,0%, Ni: 3,0 à 8,0%, N: pas plus de 0,10%, au moins l'un de Ti, Nb, V, Zr, Ai et B: pas plus de 1% en tout, et de Fe et d'impuretés accidentelles inévitables, et dont la valeur Ni. définie par: eq Ni- = Ni + Mn + 0,5 Cr + 0,3 Si eq se situe dans l'intervalle de 13,0 à 17,5. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'acier se compose essentiellement de: C:0,005 à 0,08%, Si:0,25 à 4,0%, Mn: 0,30 à 4,5%, P:pas plus de 0,04%, S: pas plus de 0, 02%, Cr: 11,0 à 16,0%, Ni:3,5 à 7,5%, N:pas plus de 0,07%, au moins l'un de Ti, Nb, V, Zr, Ai et B: 0,1 à 0,8% en tout, et de Fe et d'impuretés accidentelles inévitables. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'acier se compose essentiellement de: C: 0,007 à 0,06%, Si: 0,40 à 4,0%, Mn: 0,40 à 4,0%, P: pas plus de 0,035%, 24 258678 S: pas plus de 0,015%, Cr: 12,0 à 15,0%, Ni: 4,0 à 7,5%, N: pas plus de 0, 05%, au moins l'un de Ti, Nb, V, Zr, Ai et B: 0,15 à 0,8% en tout, et de Fe et d'impuretés accidentelles inévitables. 10. Procédé pour préparer un matériau en acier inoxy- dable à grande résistance mécanique ayant une très bonne aptitude au façonnage et ne s'adoucissant pas au soudage, constitué d'une phase martensitique simple ou d'une structure à phase double de martensique et de peu d'austénite, caractérisé en ce qu'il comprend le traitement thermique à une température de 550 à 675 C pendant 1 à 30 heures d'un matériau laminé à chaud, laminé à froid ou recuit consistant en un acier qui se compose essentiellement de: C:pas plus de 0,10%, Si:0,20 à 4,5%, Mn:0,20 à 5,0%, P:pas plus de 0,060%, S:pas plus de 0,030%, Cr:10,0 à 17, 0%, Ni: 3,0 à 8,0%, N:pas plus de 0,10%, au moins l'un de Cu, Mo, W et Co: pas plus de 4% en tout, au moins l'un de Ti, Nb, V, Zr, Ai et B: pas plus de 1% en tout, et de Fe et d'impuretés accidentelles inévitables, et dont la valeur Niéq définie par: Ni.q = Ni + Mn + 0,5 Cr + 0,3 Si + Cu + Mo + W + eq 0,2 Co se situe dans l'intervalle de 13,0 à 17,5. 11. en ce que Procédé selon la revendication 10, caractérisé l'acier se compose essentiellement de: C:0,005 à 0,08%, Si:0,25 à 4,0%, Mn:0,30 à 4,5%, P:pas plus de 0,040%, S:pas plus de 0, 020%, Cr:11,0 à 16,0%, Ni:3,5 à 7,5%, N:pas plus de 0,07%, au moins l'un de Cu, Mo, W et Co: 0,5 à 3,5% en tout, au moins l'un de Ti, Nb, V, Zr, Al et B: 0,1 à 0,8% en tout, et de Fe et d'impuretés accidentelles inévitables. 12. en ce que Procédé selon la revendication 11, caractérisé l'acier se compose essentiellement de: C:0,007 à 0,06%, Si:0,40 à 4,0%, Mn:0,40 à 4,0%, P:pas plus de 0,035%, S:pas plus de 0, 015%, Cr:12,0 à 15,0%, Ni:4,0 à 7,5%, N:pas plus de 0,05%, au moins l'un de Cu, Mo, W et Co: 1,0 à 3,0% en tout, au moins l'un de Ti, Nb, V, Zr, A1 et B: 0,15 à 0,8% en tout, et de Fe et d'impuretés accidentelles inévitables.