Brevet FR2602446A1 — publié le 19880212

Procédé de production d'une tôle d'acier plaquée au titane par laminage à chaud. La présente invention concerne un procédé de production d'une tôle d'acier plaquée au titane par un processus de laminage à chaud qui présente des caractéristiques de placage excellentes et un coût de production économique. Pour produire des aciers plaqués au titane, on utilise en général un procédé de liaison par explosion qui assure la liaison des matériaux par une explosion de poudre au cours d'un travail à froid et un procédé de laminage à chaud dans lequel on chauffe et lamine à chaud un assemblage de tôles. Le procédé de liaison par explosion assure une liaison excellente mais la production est difficile et le coût est élevé. Ce procédé est limité en ce qui concerne les dimensions qu'il est possible de produire. Le procédé de laminage à chaud est beaucoup plus vulgarisé pour la production de tôles plaquées d'acier inoxydable et il est applicable à une production de masse. Toutefois, celui-ci ne convient pas pour la production de tôles d'acier plaquées au titane. Ceci est dû au fait que le titane réagit très facilement, aux hautes températures, avec l'air, les gaz actifs et les autres métaux à hautes températures et ainsi le titane forme des couches 15 fragiles sur les parties à plaquer pendant l'exécution du laminage à chaud. Il est difficile de réaliser un placage sain. En conséquence, pour produire une tôle d'acier plaquée au titane par laminage à chaud, un matériau devait être interposé entre le 20 titane et le matériau de base afin d'empêcher la formation de composés à la limite de la frontière du titane et du fer. Comme matériaux intermédiaires, ceux qui étaient préférentiels étaient les métaux qui assurent une solution solide parfaite avec à la fois le titane et le fer. Ag, Mo ou V ont été utilisés sous forme d'une feuille mince ou ils ont été plaqués électrolytiquement ou mis en place par un procédé de pulvérisation sur la face de placage. Ces métaux sont des métaux précieux et les produits utilisant des tôles d'acier plaquées au titane sont en conséquence coûteux. L'invention a été réalisée pour améliorer les défauts rencontrés dans l'art antérieur et elle a pour but de fournir un procédé qui est excellent en ce qui concerne la propriété de liaison et économique en ce qui concerne le coût de production. En gros, on adopte le procédé de laminage à chaud et un oxyde de Mo ou V bon marché est utilisé pour le matériau intermédiaire qui était la cause de l'élévation du prix dans les procédés conventionnels et les conditions des températures de chauffage et autres qui conviennent pour lesdits oxydes sont précisées. Dans l'invention, un assemblage de tôles est tout d'abord formé avec des bases en fer et des matériaux de placage en titane. Ensuite, au moins un côté des surfaces de liaison desdites bases et des matériaux de placage est enduit avec un oxyde de Mo ou V à raison de 20 à 300g par mètre carré et l'intérieur dudit assemblage de tôles est mis sous vide avec un vide inférieur à 13,33 MPa et l'assemblage des tôles est chauffé à une température comprise entre 20 le point de fusion (P.F.) dudit oxyde plus 50'C et 1050'C et soumis au laminage à chaud. La caractéristique la plus importante de l'invention est d'utiliser un oxyde bon marché de Mo ou V et il remplit les fonctions 25 suivantes. MoO3 comme oxyde de Mo ou v25 comme oxyde de V est enduit sur la tôle.Le point de fusion de MoO3 et v205 est respectivement de 795'C et 4' 690'C. Si le chauffage est effectué-à une tempérture supérieure audit point de fusion le MoO3 ou le V2Os enduit est fondu et se trouve sous la forme d'un film uniformément fondu en décapant la surface enduite.Si le chauffage est poursuivi le film constitué par MoO3 ou le V205 fondu est réduit par le titane du métal de placage et la tôle de titane de placage est revêtue de Mo. ou V ferreux qui fonctionne comme matériau intermédiaire lors du laminage à chaud de l'assemblage de tôles.L'oxyde de Ti engendré forme alors une solution solide avec Ti et même si l'oxyde est limité à 20 à 10 300g/m2 une partie jointe sans problême se trouve obtenue. Comme mentionné ci-dessus, l'oxyde de-Mo ou V provoque une activation, sous forme d'un flux fondu, sur la surface du métal de placage et a pour double fonction de renforcer la force de liaison et d'empêcher, en tant que matériau intermédiaire, la formation de 15 composés à la frontière entre les métaux. Des limites sont spécifiées pour la quantité enduite,la pression de l'air et les températures de chauffage afin que ces deux fonctions soient assurées au maximum. L'invention sera décrite plus en détail ci-après avec référence au dessin dans lequel la figure 1 est une vue explicative de la structure de l'assemblage de tôles dans un mode de réalisation donné à titre d'exemple. Comme base, on peut utiliser tout matériau en acier qui est disponible industriellement par exemple des aciers au carbone, des aciers faiblement alliés et autres. Les formes ne sont pas limitées pour autant que des limitations pour faciliter l'opération ne sont t pas prises en considération pour l'assemblage, le chauffage et le laminage. En ce qui concerne les matériaux de placage, une tôle en titane pur ou en les différents types d'alliages de titane peut être utilisée et les limitations en ce qui concerne le dimensionnement sont les mêmes que pour le matériau de base. Le matériau de base et les matériaux de placage sont nettoyés sur leurs surfaces, dans une mesure telle que les couches oxydées soient presque parfaitement éliminées, par meulage, sablage ou autre moyen. Ultérieurement, la surface d'au moins l'un parmi le matériau de placage et le matériau de base est enduite avec de l'oxyde de Mo (par exemple MoO3) ou l'oxyde de V (par exemple V205). En ce qui concerne MoO3 et V205 aucunes conditions spéciales ne sont requises mais leurs poudres sont préférables en vue de l'enduction.La quantité enduite est supérieure à 20g mais inférieure à 300g/m2 de la face de placage de l'assemblage de tôles. La raison en est que si la quantité enduite est inférieure à 20g le film fondu de MoO3 ou V205 n'est pas formé uniformément de sorte qu'une irrégularité est engendrée dans les matériaux intermédiaires (Mo ou V) des produits. D'autre part,si elle dépasse 300g, l'oxydation de la tôle de titane et l'absorption d'oxygène sont accrues de sorte que des plages non plaquées sont créées dans la partie plaquée et l'oxydation sur les surfaces des matériaux laminés plaqués est rendue notable. De plus,la dureté des matériaux plaqués laminés et celle des matériaux plaqués à la limite du placage sont accrues et l'aptitude à la mise en oeuvre de la tôle d'acier plaquée est réduite. C'est pour cette raison que lesdites limites sont fixées. Des ébauches ayant un fini de surface tel qu'indiqué ci-dessus sont laminées et soudées sur leurs quatre côtés, ce pourquoi une mise sous vide est effectuée à 13,33 MPa. Si le degré de vide est supérieur à 13,33 MPa la réaction de réduction de MoO3 et V205 ne 10 progresse pas suffisamment et il se trouve créé une partie qui n'est pas au contact. L'assemblage de tôles ainsi réalisé est chauffé à une température supérieure au point de fusion de MoO3 ou V205 plus 50C mais inférieure à 1050'C et laminé et une tôle d'acier plaquée au titane est produite. La raison pour laquelle on fixe la température à une température supérieure au point de fusion plus 50'C est motivée par le fait qu'en dessous desdites températures le film fondu de MoO3 ou V205 n'est pas étalé uniformément de sorte que le matériau 20 intermédiaire (Mo, V) dans la tôle d'acier plaquée présente des irrégularités. La raison pour laquelle la température est fixée à moins de 1050'C est parce que, si elle est portée au dessus de ladite température, une couche fondue d'alliage titane/fer ayant un faible point de fusion et de la fragilité est formée à la frontière 25 du placage et il en résulte que la conformabilité du matériau plaqué est détruite et la résistance du placage est affaiblie. En ce qui concerne les températures de finition du laminage et le 2602446 taux de réduction, aucunes limites spéciales ne sont prévues mais de préférence le taux de réduction est d'environ 5. Les oxydes à appliquer ont été mentionnés avec référence à MoO3 et 5 V205 mais naturellement l'invention n'est pas limitée à ces oxydes et les oxydes'de Mo ou V ayant une température de point de fusion inférieure à 1000'C peuvent être utilisés. EXEMPLE Le Tableau 1 indique les ébauches laminées utilisées. Le matériau de base était SM50, les matériaux de placage étaient du titane pur et ils étaient terminés par meulage au degré VV (ce repère indique le degré du fini de surface et la base et le matériau de placage ont été traités avec ce fini de surface sur leurs faces de placage) sur les deux surfaces de placage. La figure 1 représente l'assemblage de tôles et,dans cette figure, 1 désigne les matériaux de base, 2 les tôles de placage, 3 les 20 matériaux intermédiaires et 4 MoO3 ou V205. Pour enduire MoO3 ou V205 leurs poudres ont été mises en suspension dans l'eau et enduites sur le côté de la tôle de titane pur. Apres avoir été parfaitement séchées, les plaques ont été assemblées et 25 l'intérieur de l'assemblage a été mis sous vide avec une pression d'air inférieure à 13, 33 MPa. Les plaques ont été chauffées aux températures de 830 à 1000'C et laminées à chaud à 24mm. Une tôle d'acier plaquée a été produite par cette méthode. Le taux de réduction de chaque passe de laminage était d'environ 10% et la tôle d'acier plaquée au titane avait une épaisseur de 12mm (10mm "métal de base" + 2mm "métal de placage"). Le degré de placage a été mesuré par détection des défauts aux ultra-sons et la résistance au cisaillement a été mesurée par un essai de cisaillement. L'aptitude au formage de la tôle d'acier plaquée au titane a été appréciée par un essai de flexion. Le Tableau 2 indique les conditions de production et les caractéristiques de qualité des tôles d'acier plaquées au titane. On voit que, en enduisant la quantité convenable de MoO3 ou V2 05 un degré de placage et une aptitude à la déformation équivalents à ceux obtenus par insertion d'une feuille mince de Mo pur ont été obtenus et les matériaux MoO3 ou V205 enduits étaient supérieurs en 15 ce qui concerne la résistance au cisaillement. Dans l'enduction de MoO3 ou V205 on voit qu'il est nécessaire de respecter la quantité enduite, le traitement de vide et les conditions de laminage pour obtenir les effets de l'invention. L'indication ci-dessus se réfère à une tôle à placage symétrique mais la présente invention peut être également appliquée à des tôles plaquées assymétriquement. Comme cela a été décrit ci-dessus dans l'invention, les oxydes de 25 Mo ou V sont interposés entre les matériaux de base et les matériaux de placage et la quantité enduite, les températures de chauffage et les conditions d'évacuation de l'air sont contrôlées de manière à amener lesdits oxydes à agir comme matériau q intermédiaire, de sorte qu'il est possible de produire des aciers plaqués au titane avec des coûts de production bas, les produits étant excellents en ce qui concerne la résistance du placage. Tableau 1 Matériaux Matériaux Dimensions (mm) * Traitement de surface S M 5 0 50é X 200e x 250L Meulage VV M6tal de revêtement 10é x 140e x 190L Meulage VV en Ti pur * 4: Epaisseur; e: largeur; L: Longueur. Tableau 2 Conditions de production et caractéristiques quantitatives Conditions de revêtement Traitement *) sous vide Température de Chauffage finition du laminage Revêtement R*2) sistance au cisaillement Flexion *3 n MoO3 2 0 g/m2 1000 C 850 C 100 % 28,7 x lOMPa Ni 2 v 2 V205 50 g/m 10000C 8500C 100 % 28,4 x lOMPa O C 3 Pas de revêtement 0 1000 C 850 C 100 % 15,1 x lOMPa o g/m2 m 4 MoO3 15 g/m2 0 1000 C 850 C 100 % 18,4 x lOMPa a 20 g/m 2 830 C 700 C 100 % 17,9 x lOMPa _. r 5 003 20 I a g/m2 6 MoO3 20 g/m 1000C 850 C 37 % 9,4 x lOMPa s s 7 M 350 g/m 0 O 10000C 850 C 46% 11,3 x lOMPa X 6 MoO3 1000 C3 gm %2, xlOP MoO8 de 5 /u2m O 10000C 8500C 100 % 21, 8 x!OMPa de 50 li m.. *1) *2) *3) Traitement sous vide: O: 13,33Pa Degré de revêtement: Selon la norme JIS G0601 Flexion: Flexion externe et flexion interne sous R = lt ru 0o 0% O: Séparation Non séparation Revendication 1. Un procédé de production d'un acier plaqué au titane par laminage à chaud qui consiste à former un assemblage de tôles avec des bases en matériau ferreux et des matériaux de placage en titane, à enduire au moins un côté des surfaces de placage desdits matériaux de base et desdits matériaux de placage au titane avec des oxydes de Mo ou V à raison de 20 à 300g par m2, à évacuer l'air de l'intérieur dudit assemblage de plaques.jusqu'à moins de 13,33MPa, à chauffer ledit assemblage de tôles à des températures entre le point de fusion dudit oxyde plus 50'C et 1050'C et à 10 effectuer sur celui-ci le laminage à chaud.