Brevet FR2671106A1 — publié le 19920703

La présente invention a pour objet un procédé d'élaboration d'un acier inoxydable à haute limite élastique et à haute charge à la rupture, à structure biphasée ferrite-martensite, présentant une bonne malléabilité et une haute résistance à l'abra- sion. La présente invention a également pour objet un acier inoxydable à structure biphasée ferrite-mar- tensite, obtenu selon ce procédé et une chaîne 1 transporteuse réalisée en un tel acier inoxydable. On connait dans les EP-A-0 273 278 et EP-A-0 273 279, un acier inoxydable à structure biphasée ferrite-martensite dont la composition pondérale est la suivante: -15 carbone inférieur à 0,1 % chrome compris entre 10 et 20 % azote inférieur à 0, 12 % carbone + azote compris entre 0,01 et 0,2 % silicium inférieur à 2 % manganèse inférieur à 4 % nickel inférieur à 4 % cuivre inférieur à 4 % Ni+(Mn+Cu)/3 compris entre et 0,5 et 5 %, le reste étant du fer. L'acier est soumis à un traitement de recuit au défilé, dans un four, pour obtenir une structure ferrite-austénite Cet acier est ensuite trempé pour obtenir de la martensite à partir de l'austénite. Un tel procédé permet d'obtenir des charges à la rupture élevées, mais ne répond pas au besoin d'une limite élastique élevée Par exemple, pour des charges à la rupture données de 800 à 950 M Pa, la limite élastique varie de 415 à 635 M Pa, soit dans un rapport de 50 à 70 % de la charge à la rupture. Il est également connu dans le DE-A- 2923 532, un acier inoxydable ferritique pour chaînes transporteurses, obtenu à partir de la composition pondérale suivante: carbone compris entre 0,03 et 0,06 % silicium inférieur à 1 % manganèse inférieur à 1 % chrome compris entre 16 et 17,5 % nickel compris entre 0,8 et 1 %, le reste étant du fer. Après recuit, l'acier est laminé à un taux compris entre 18 et 25 %, afin d'obtenir les caracté- ristiques mécaniques suivantes: charge à la rupture comprise entre 750 et 800 M Pa limite élastique supérieure à 600 M Pa allongement supérieur à 10 % Un tel acier présente une limite élastique correspondant à environ 75 % de la charge à la rupture, ce qui est une contrainte et une limite dans l'appli- cation envisagée qui est par exemple la fabrication de chaînes transporteuses. La présente invention a pour but l'obtention d'un acier inoxydable de haute limite élastique et de haute charge à la rupture et présentant de plus, de bonnes caractéristiques en refendage, découpage, malléabilité et tenue à la corrosion et à l'abrasion. La présente invention a donc pour objet un procédé d'élaboration d'un acier inoxydable à -f O structure biphasée ferrite-martensite, caractérisé en ce que l'acier de composition pondérale suivante carbone inférieur à 0,10 % chrome compris entre 15 et 20 % nickel inférieur à 2 % manganèse inférieur à 2 % cuivre inférieur à 2 % le reste étant du fer, et dont les différentes teneurs répondent à la relation 20 C% + 1,1 Ni% + 1 (Mn + Cu)% = 1,5 à 2,5 est soumis successivement à une trempe après élévation à une température comprise entre 800 à 1200 C, pendant un -IL temps inférieur à l Ominutes, et au moins un écrouissage à un taux supérieur à 15 %. Selon d'autres caractéristiques la teneur en carbone est inférieure à 0,05 %, l'acier comprend, en outre, dans sa composition pondérale moins de 2,5 % de molybdène, l'acier est soumis à une trempe après une élévation de température comprise entre 900 et 11000 C. La présente invention concerne également un acier inoxydable à structure biphasée ferrite- martensite, dans lequel les phases ferritiques ou martensitiques sont dans une proportion comprise entre et 60 % et de préférence, dans une proportion d'environ 50 %. Un tel acier présente une charge à la rupture supérieure à 900 M Pa et une limite élastique supérieure à 800 M Pa, la limite élastique étant supérieure ou égale à 90 % de la charge à la rupture. La présente invention a également pour objet une chaîne transporteuse réalisée en un tel acier inoxydable. Les caractéristiques et avantages appa- raitront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, faite en se référant au dessin unique annéxé qui représente des courbes de charges à la rupture (Rm) de limite élastique (EO 2) et d'allongement (A %), en fonction du taux d'écrouissage. Dans un exemple de réalisation selon l'invention, il a été élaboré un acier inoxydable dont la composition est la suiante: C = 0,02 %; Cr = 16,5 %; Ni = 1,4 % Mn= 0,40 % C Ou = 0,05 %, le reste étant du *Es fer. Les teneurs définies répondent à la rela- tion: C% + 1,1 Ni% + 1 (Mn+Cu)% = 1,5 à 2,5, la somme algébrique des compositions étant égale à 2,1. Une teneur en carbone trop élevée provoque une sensibilisation à la corrosion intergranulaire La teneur en carbone choisie dans la composition selon l'invention, permet d'éviter la précipitation du carbure de chrome, à l'origine de la sensibilisation à la corrosion intergranulaire. L'introduction, dans la composition de l'acier, de moins de 2,5 % de molybdène augmente la résistance à la corrosion. Traditionnellement, les aciers riches en martensite sont peu ou pas utilisés à cause de leur fragilité et des risques de casse qu'ils entrainent dans des opérations de laminage et lors de la conformation de pièces. Selon l'invention, il a été réalisé un acier ferritique-martensitique en soumettant l'acier de la composition définie ci-dessus, à une trempe après une élévation de température dudit acier entre 900 et 11000 C pendant quelques minutes par exemple inférieur à 10 minutes, pour former une tôle. D'une manière inattendue, aucun incident n'est apparu lors de la mise en forme de l'acier par écrouissage. L'acier après élaboration et traitement métallurgique, présente, comme représenté sur la f i- gure, une charge à la rupture de 1070 M Pa, avec une limite élastique sensiblement égale à 1050 M Pa et un allongement de 6 %, pour un écrouissage de 40 %. De plus, l'amélioration de la résistance à l'abrasion assurée par une augmentation des caractéristiques mécaniques de charge à la rupture et la limite élastique, est renforcée par la composition biphasée dans laquelle une phase ferritique est associée à une phase martensitique. Après l'élaboration de la tôle, des opérations de façonnage ont permis de réaliser un élément de chaîne transporteuse, le façonnage. comportant des opérations de refendage, découpage et roulage. Il a été constaté que l'acier selon l'invention, sous forme de tôle, malgré un pourcentage de 50 % de martensite, présente une excellente aptitude pour la réalisation de pièces, tels que des maillons de chaîne transporteuse. La tenue en traction de l'élément de chaîne transporteuse, comparativement à des chaînes transpor- teuses existantes en acier du type 430 écroui, est supérieure à 40 % Il est également constaté que la résistance à la corrosion est améliorée avec l'acier selon l'invention. REVENDICATIONS 1 Procédé d'élaboration d'un acier inoxydable à haute limite élastique et à haute charge à la rupture, à structure biphasée ferrite- martensite, présentant une bonne malléabilité et une haute résistance à l'abrasion, caractérisé en ce que l'acier de composition pondérale suivante: carbone inférieur à 0,10 % chrome compris entre 15 et 20 % nickel inférieur à 2 % manganèse inférieur à 2 % cuivre inférieur à 2 % le reste étant du fer, et dont les différentes teneurs répondent à la relation 20 C% + 1,1 Ni% + 1 (Mn + Cu)% = 1,5 à 2,5 est soumis successivement à une trempe après élévation à une tempéra- ture comprise entre 800 à 12000 C, pendant un temps inférieur à l Ominutes, et au moins un écrouissage à un taux supérieur à 15 %. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la teneur en carbone est 2 S inférieure à 0,05 %. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'acier comprend, en outre, dans sa composition pondérale, moins de 2,5 % de molybdène. 4 Procédé selon la revendication 1, 3 o caractérisé en ce que l'acier est soumis à une trempe après une élévation de température comprise entre 900 et 11000 C. 5 Acier inoxydable à structure biphasée ferrite martensite, caractérisé en ce qu'il est obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4. 6 Acier selon la revendication 5, caractérisé en ce que les phases ferritiques ou martensitiques sont dans une proportion comprise entre 40 et 60 %. 7 Acier selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les phases ferritiques ou martensitiques sont dans une proportion d'renviron 50 %. 8 Acier selon l'une quelconque des revendi- 1 i cations 5 à 7, caractérisé en ce qu'il présente une charge à la rupture supérieure à 900 M Pa. 9 Acier selon l'une quelconque des revendi- cations 5 à 8, caractérisé en ce qu'il présente une limite élastique supérieure à 800 M Pa, la limite élastique étant supérieure ou égale à 90 % de la charge à la rupture. Chaîne transporteuse, caractérisée en ce qu'elle est réalisée à partir d'un acier biphasé ferrite-martensite, selon l'une quelconque des reven- dications 5 à 9.