Brevet FR2673394A1 — publié le 19920904

L'invention est relative à un procédé de réali- sation d'un produit plat composite constituant un blindage inoxydable ainsi qu'à un blindage et à un réservoir blindé obtenus par ce procédé. Actuellement, les blindages sont réalisés à partir d'acier à très haute dureté mais qui ne sont pas prévus pour résister à la corrosion par des produits agressifs Lorsqu'on veut réaliser des récipients ou réservoirs blindés destinés à contenir des fluides corro- sifs et devant résister à la fois à des projectiles et à la corrosion par les fluides contenus, on utilise un acier de blindage que l'on met en forme par pliage et mécanosou- dage, puis on revêt par peinture l'intérieur du réservoir ainsi constitué. Cette technique présente au moins deux inconvé- nients il est difficile de faire un revêtement de peinture homogène à l'intérieur d'un récipient et il y a toujours le risque que certaines parties soient mal protégées, les peintures ne résistent pas toujours bien à tous les fluides que l'on veut stocker. Le but de l'invention est de proposer un procédé permettant de réaliser un produit plat composite consti- tuant un blindage inoxydable sur au moins une face et de réaliser des récipients présentant tout à la fois une bonne résistance à l'impact des projectiles et une bonne tenue à la corrosion. L'objet de l'invention est un procédé de réali- sation d'un produit plat composite constituant un blindage inoxydable selon lequel on réalise le placage d'une tôle en un acier inoxydable dont la température de remise en solution des carbures est inférieure à 1100 'C, sur une tôle en acier de blindage et on trempe la tôle plaquée obtenue de manière que la dureté Brinell de l'acier de blindage soit comprise entre 250 et 700 HB. De préférence, le placage de la tôle en acier inoxydable sur la tôle en acier de blindage est réalisé par colaminage, placage par explosion ou placage par explosion suivi d'un relaminage et la trempe est réalisée par une machine de trempe à l'huile, sous presse et suivie d'un revenu à une température comprise entre 200 et 6000 C. Ces blindages peuvent être réalisés avantageuse- ment en utilisant comme matériau inoxydable de placage, un acier inoxydable du type 304 ou 316 (dénomination selon la norme AISI) et correspondant aux analyses chimiques suivantes: C 0,2 % É Si 1 % Mn 2 % 8 % 5 Ni 5 15 % % S Cr 20 % Mo 2 % N 2 0,2 % le reste étant du fer et des impuretés résultant de la fusion des matières premières. De préférence, les aciers inoxydables utilisés sont du type "à bas carbone" 304 L et 316 L contenant moins de 0,03 % de carbone. De préférence également, ces aciers contiennent plus de 0,1 % d'azote. L'acier de blindage sur lequel est plaqué le matériau inoxydable contient: au plus 0,6 % de carbone au plus 2 % de silicium au plus 5 % de manganèse au plus 5 % de nickel au plus 5 % de chrome au plus 1 % de molybdène au plus 1 % de vanadium le reste étant du fer et des impuretés résultant de la fusion des matières premières. L'acier de blindage utilisé selon le procédé objet de l'invention permet d'obtenir des blindages dont la dureté Brinell est comprise entre 250 HB et 700 HB; ces blindages sont bien plans et présentent une excellente résistance à la perforation par un projectile et une bonne résistance à la corrosion sur une face. L'invention concerne enfin des réservoirs réalisés à l'aide des blindages objet de l'invention; ces réservoirs ayant une excellente résistance à la perfora- tion par un projectile et étant capables de contenir, sans se corroder, des fluides corrosifs. L'invention va maintenant être décrite plus en détail. Pour réaliser des récipients blindés et résis- tant à la corrosion, il faut disposer d'un matériau associant de bonnes propriétés balistiques (résistance à la perforation par un projectile) et une bonne résistance à la corrosion Un tel matériau n'existe pas Par contre, on peut envisager, et c'est l'idée qui se trouve à la base de l'invention, d'avoir un matériau composite, sous forme de plaques ou de tôles, dont l'une des faces a des pro- priétés balistiques et l'autre face une bonne résistance à la corrosion. Selon l'invention, un tel matériau est obtenu par la technique bien connue du placage d'un acier ou un alliage inoxydable convenablement choisi sur un matériau de blindage tel qu'un acier de blindage. Ce placage est fait de façon connue soit par explosion, soit par explosion et relaminage soit encore par colaminage. La difficulté provient de ce qu'il doit y avoir compatibilité entre les matériaux et plus particulièrement compatibilité entre les traitements thermiques que doivent subir les deux matériaux pour présenter chacun les carac- téristiques d'emploi souhaitées. L'acier de blindage doit avoir une très grande dureté et une bonne ductilité La dureté recherchée se situe dans la fourchette de dureté Brinell 250 HB à 700 HB Une telle dureté ne peut être obtenue que par un acier suffisamment chargé en carbone et en éléments d'alliage et ayant subi une trempe à partir d'une température pas trop élevée pour éviter de trop faire grossir le grain et de détériorer trop la ductilité; ce traitement de trempe peut être suivi d'un revenu compris entre 2000 C et 6000 C. L'acier inoxydable, pour présenter une bonne tenue à la corrosion, ne doit pas présenter de précipita- tions fines de carbures aux joints des grains Pour éviter cette précipitation, on fait subir à cet acier, de façon connue, un traitement d'hypertrempe qui consiste en un réchauffage à une température telle que tous les carbures soient mis en solution puis on refroidit rapidement l'acier; cette température de mise en solution est en général très élevée. Il y a donc une première condition de compatibi- lité qui est que la température de mise en solution des carbures de l'acier inoxydable ne soit pas trop élevée pour que l'on puisse faire simultanément le traitement d'hypertrempe de l'acier inoxydable et le traitement de trempe de l'acier de blindage Pour celà, on a constaté qu'il suffisait que la température de mise en solution des carbures de l'acier inoxydable soit inférieure à 11000 C. Cette condition conduit à utiliser des aciers du type 304 ou 316 (selon la norme AISI) Ce sont des aciers dont la composition chimique est caractérisée par les inégalités suivantes: C 1 % 0,2 % Si 1 % Mn N 2 le reste étant -du fer et des impuretés résultant de la fusion des matières premières. L'acier de blindage est, quant à lui, un acier qui, après trempe et éventuellement revenu entre 2000 C et 6000 C permet d'obtenir des duretés comprises entre 250 HB et 700 HB. Sa composition chimique est caractérisée par le fait qu'il comporte une forte teneur en carbone pour obtenir une très grande dureté mais au plus 0,6 % de cet élément Il comporte également: au plus 0,2 % de silicium au plus 5 % de manganèse au plus 5 % de nickel au plus 5 % de chrome au plus 1 % de molybdène au plus 1 % de vanadium tous ces éléments ont pour but d'augmenter la trempabilité et d'obtenir à la fois une grande dureté et une ductilité satisfaisante. Lorsqu'on trempe un matériau composite comme celui qui vient d'être décrit, les dilatations ou contrac- tions des deux matériaux ne sont pas les mêmes et l'ensem- ble se comporte comme un bilame. Pour obtenir une bonne planéité de la tôle plaquée après trempe, on effectue de préférence cette opération dans une machine de trempe sous presse qui maintient la tôle bien plane pendant la trempe, ce qui limite la déformation résiduelle à une flèche de moins de 6 mm/mètre alors que par une trempe classique, la déforma- tion correspond à des flèches supérieures à 10 mm/mètre. Or, l'acier de blindage étant très dur, le placage d'une tôle ainsi déformée est très difficile à réaliser. De préférence, cette trempe est réalisée après un chauffage entre 9000 C et 10000 C en immergeant la tôle dans de l'huile. Avec de telles températures de réchauffage on met bien en solution les carbures de l'acier inoxydable et on évite un trop fort grossissement du grain de l'acier de blindage. La trempe à l'huile a l'avantage, par rapport à la trempe à l'eau, de limiter les risques de tapures au cours de la trempe. La compatibilité des traitements thermiques est l'élément principal à prendre en compte. Cependant, à l'interface entre l'acier inoxyda- ble et l'acier de blindage, il y a diffusion de carbone du blindage vers l'acier inoxydable Cette diffusion qui enrichit l'acier inoxydable en carbone au voisinage de la zone de jonction entre les deux métaux peut être préjudi- ciable à la qualité de la liaison. Aussi, il est préférable d'utiliser des aciers inoxydables à bas carbone du type 304 L ou 316 L, caracté- risés par une teneur en carbone inférieure à 0,03 %. Ainsi, la recarburation au voisinage de la zone de jonction est limitée. Enfin, et pour éviter la formation de précipités de phase a dans l'acier inoxydable, précipités préjudicia- bles à ses caractéristiques mécaniques de ductilité, donc à son aptitude à la mise en forme, il est préférable de stabiliser cet acier inoxydable en imposant une teneur en azote supérieure ou égale à 0,1 %. Les blindages inoxydables obtenus par le procédé de l'invention qui se présentent sous la forme d'un produit composite plan comportent une couche de base trempée en acier de blindage dont la dureté Brinell est comprise entre 250 et 700 HB et une couche de revêtement plaquée sur la couche de base en acier inoxydable exempte de précipités de carbures aux joints de grains. Les blindages inoxydables ainsi obtenus et objet également de l'invention permettent de fabriquer des réservoirs à la fois blindés et capables de contenir des fluides corrosifs. Pour réaliser ces réservoirs on prend un blin- dage selon l'invention et par pliage et mécanosoudure on réalise un récipient dont la face interne est en acier inoxydable et donc résiste à la corrosion, et la face externe en acier à blindage et ainsi résiste à l'impact de projectiles. Cette application particulière n'est nullement limitative des applications qui peuvent être envisagées pour le blindage inoxydable objet de l'invention. REVEND ICAT IONS 1. Procédé de réalisation d'un produit plat composite constituant un blindage inoxydable, sur une de ses faces, caractérisé en ce qu'on réalise le placage d'une tôle en un acier inoxydable dont la température de remise en solution des carbures est inférieure à 11000 C sur une tôle en acier de blindage, et qu'on trempe la tôle plaquée obtenue de manière que la dureté Brinell de l'acier de blindage soit comprise entre 250 et 700 HB. 2. Procédé suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que le placage de la tôle d'acier inoxydable sur la tôle en acier de blindage est réalisé par l'un des procédés suivants: colaminage, placage par explosion, placage par explosion suivi d'un relaminage. 3. Procédé suivant l'une quelconque des reven- dications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'on effectue un revenu à une température comprise entre 200 et 6000 C sur la tôle plaquée et trempée. 4 Procédé suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on effectue une trempe à l'huile de la tôle plaquée. 5. Procédé suivant la revendication 4, caracté- risé en ce que la trempe à l'huile est effectuée dans une machine de trempe à l'huile sous presse. 6. Blindage inoxydable caractérisé en ce qu'il est constitué sous la forme d'un produit plat composite comportant une couche de base trempée en acier de blindage dont la dureté Brinell est comprise entre 250 et 700 HB et une couche de revêtement plaquée sur la couche de base en acier inoxydable exempte de précipités de carbures aux joints de grains. 7. Blindage inoxydable suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'acier inoxydable est un acier du type 304 ou 316 (norme AISI) renfermant en proportions pondérales C 0,1 % 0,2 N 2 0,2 % le reste étant du fer et des impuretés résultant de la fusion des matières premières. 8. Blindage suivant la revendication 7, carac- térisé par le fait que l'acier inoxydable renferme moins de 0,03 % de carbone. 9 Blindage suivant l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que l'acier inoxydable renferme plus de 0,1 % d'azote. 10. Blindage suivant l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que l'acier de blindage renferme en proportions pondérales au plus 0,6 % de carbone au plus 2 % de silicium au plus 5 % de manganèse au plus 5 % de nickel au plus 5 t de chrome au plus 1 % de molybdène au plus 1 % de vanadium le reste étant du fer et des impuretés résultant de la fusion des matières premières. 11 Réservoir blindé comportant une paroi résistant à la perforation par un projectile et à la corrosion par des produits corrosifs sur sa surface interne, caractérisé par le fait que la paroi est réalisée par mise en forme et soudage d'un produit plat composite constituant un blindage et comportant une couche de base trempée en acier de blindage ayant une dureté Brinell comprise entre 250 HB et 700 HB et une couche de revête- ment plaquée sur la couche de base en un acier inoxydable exempt de précipités de carbures aux joints de grains.