Brevet FR2678953A1 — publié le 19930115

La présente invention concerne un procédé de traitement thermique d'un acier microallié à haute résistance comprenant, en poids, d'environ 0,06 à environ 0,12 % de carbone, d'environ 1,0 à environ 1,4 % de manganèse, d'environ 0,05 à environ 0,15 % de vanadium, d'environ 0,1 à environ 0,5 % de silicium, d'environ 0,005 à environ 0,02 % d'azote et le complément pratiquement totalement constitué de fer. Le brasage au cuivre est un procédé bien établi pour assembler des aciers au carbone classiques La brasure à base de cuivre est compatible sur le plan métallurgique avec les aciers au carbone et elle présente une température de fusion qui est inférieure à celle des aciers au carbone, de sorte que lorsqu'on élève la température jusqu'à la température de fusion de l'alliage constituant la brasure, cette brasure à base de cuivre flue dans la zone voulue du joint par action capil- laire et se solidifie lorsqu'elle se refroidit, en fournissant entre les composants une liaison qui possède un caractère unitaire ou solidité élevé et qui est étanche aux fuites. Toutefois, lorsqu'on utilise des aciers à bas carbone classiques, tels que l'AISI 1010 (AISI désigne l'American Iron and Steel Institute), il se présente un inconvénient lié à l'utilisation du brasage au cuivre Les températures relativement élevées, associées au processus de brasage au cuivre, qui sont comprises entre environ 1 100 OC et environ 1 120 OC, produisent une structure à faible résistance mécanique, à grains exempts de contrainte et grossiers, dans le composant qu'est l'acier à bas carbone brasé final Le joint brasé au cuivre est en général caractérisé par une limite élastique de seulement environ 68 947,6 k Pa ( 10 000 livres par pouce carré) C'est pourquoi on utilise rarement des assemblages brasés au cuivre dans des applications exigeantes nécessitant une résistance mécanique élevée. Une exception à cette généralisation est constituée par l'utilisation d'un ensemble de pompe brasé au cuivre dans un système de transmission automa- tique pour véhicule automobile On utilise couramment un ensemble de pompe, pour convertisseur de couple, qui est brasé au cuivre, dans des applications à performance élevée dans lesquelles on fait fonctionner la pompe à un nombre élevé de tours par minute et/ou dans des systèmes de transmission pour camions Diesel qui exigent des couples élevés de sortie Un brasage au cuivre des aubes sur le corps de pompe faisant partie de la pompe du convertisseur de couple crée un renfort et augmente la rigidité et la résistance mécanique de l'ensemble de pompe, par comparaison avec la pratique consistant à fixer les aubes en place par arrêt d'un coup de poinçon, sans l'opération ultérieure de brasage au cuivre Des aubes fixées par arrêt d'un coup de poinçon en un seul emplacement ne contri- buent pas à la rigidité de l'ensemble de pompe. Malheureusement, la résistance mécanique réelle de la matière utilisée pour former le corps de pompe du convertisseur de couple, à savoir l'acier AISI 1010, est grandement réduite par le cycle de brasage à température élevée La résis- tance mécanique du corps de pompe constitue une caractéristique importante, étant donné qu'une résistance mécanique accrue permet de faire fonctionner la pompe à des niveaux de tours par minute plus élevés sans déformation plastique excessive de ce corps de pompe C'est pourquoi une condition critique consiste à maintenir une résistance mécanique élevée à la suite du processus de brasage au cuivre, plus particulièrement lorsqu'on considère les conditions de performance élevée qui sont envisagées pour de futurs ensembles de pompe pour convertisseur de couple, parmi lesquelles un fonctionnement à ces niveaux de tours par minute extrêmement élevés. Pour obtenir des résistances mécaniques plus élevées pour le corps de pompe, on a remplacé les aciers à bas carbone, en général utilisés, par divers autres aciers qui sont alliés au moyen d'éléments qui contribuent à la résistance mécanique après le brasage En particulier, des aciers microalliés, faiblement alliés et à résistance mécanique élevée (HSLA d'après le sigle anglais), dispo- nibles dans le commerce, tels que des compositions typiques de qualités AISI OXF, ou des qualités à résistance mécanique plus élevée, telles que AISI 08 OXF, ont présenté des résistances mécaniques plus élevées, en comparaison de l'acier AISI 1010, après exposition thermique à un cycle simulé de brasage au cuivre. Toutefois, les résistances mécaniques initiales élevées de ces aciers HSLA sont problématiques, étant donné que ces matériaux sont difficiles à façonner avant le cycle de brasage, plus particulièrement lorsqu'on utilise un outillage mis au point pour les aciers au carbone à faible résistance mécanique classiques. C'est pourquoi le besoin se fait ressentir d'un matériau qui puisse être utilisé pour un corps de pompe de convertisseur de couple et qui soit caractérisé par une ductilité suffisante pour pouvoir être facilement façonné et usiné avant les opé- rations de brasage au cuivre à température élevée, mais qui soit aussi caractérisé par une résistance mécanique relativement élevée après une telle opération de brasage. L'invention a pour objet un procédé de traitement thermique d'un acier microallié à haute résistance, du type indiqué dans le préambule, qui est caracté- risé en ce qu'il consiste à élever la température de l'acier microallié à haute résis- tance jusqu'à une première valeur de température et pendant une première durée suffisante pour faire se dissoudre, dans la ferrite de l'acier microallié, le vanadium et l'azote provenant des particules de nitrure de vanadium présentes dans l'acier, à faire se refroidir l'acier microallié à partir de la première température à une première vitesse suffisamment lente pour produire de gros grains de ferrite et des précipités grossiers des particules de nitrure de vanadium dans la ferrite, de sorte qu'après ce refroidissement, l'acier microallié est caractérisé par une résistance mécanique qui est notablement inférieure à la haute résistance qu'il possède avant la première opération de chauffage, ainsi que par une ductilité suffisante pour qu'il puisse être facilement façonné à la température ambiante, à porter la température de l'acier microallié à une seconde valeur de température et pendant une seconde durée suffisante pour faire se dissoudre le vanadium et l'azote dans la ferrite de l'acier microallié, puis à faire se refroidir l'acier microallié à une seconde vitesse à partir de la seconde température, cette seconde vitesse de refroidissement étant notablement plus rapide que la première vitesse de refroidissement et étant suffi- sante pour produire des grains fins de ferrite et des précipités fins et uniformément dispersés de nitrure de vanadium dans la ferrite de l'acier microallié, de sorte que l'acier microallié est alors caractérisé par une relativement haute résistance en comparaison de sa résistance après la première opération de chauffage. L'invention a pour but de fournir un procédé de traitement thermique d'un acier microallié à haute résistance qui soit d'abord caractérisé par une ductilité suffisante, et une faible résistance mécanique correspondante, pour permettre faci- lement le façonnage du matériau à la forme voulue, à la température ambiante et sur un outillage conçu pour les aciers à bas carbone, tandis qu'après un traitement supplémentaire à température élevée, le composant façonné, formé d'un tel matériau, doit néanmoins être ensuite caractérisé par une résistance mécanique notablement plus élevée. L'invention a aussi pour but qu'un tel acier microallié à haute résistance, traité par le procédé conforme à l'invention, puisse convenir pour être utilisé dans un ensemble de convertisseur de couple pour véhicule automobile, plus particuliè- rement dans le corps de pompe, brasé au cuivre, d'un tel convertisseur de couple. Conformément à un mode préféré de réalisation de l'invention, ces buts, ainsi que d'autres buts et avantages, s'obtiennent de la manière qui suit. Conformément à la présente invention, il est prévu un procédé de traitement thermique d'un acier microallié à haute résistance qui permet de conférer d'abord à cet acier microallié une ductilité (et une faible résistance mécanique correspon- dante) suffisantes pour permettre le façonnage et/ou l'usinage faciles de l'acier à la température ambiante Cela s'obtient avant un traitement thermique ultérieur (tel qu'un cycle de brasage au cuivre) qui confère à l'acier microallié une haute résis- tance et une ductilité relativement plus faible. L'acier microallié préféré comprend essentiellement, en poids, d'environ 0,06 à environ 0,12 % de carbone, d'environ 1,0 à environ 1,4 % de manganèse, d'environ 0,05 à environ 0,15 % de vanadium, d'environ 0,1 à environ 0,5 % de silicium, d'environ 0,005 à environ 0,02 % d'azote, jusqu'à environ 0,02 % de soufre, jusqu'à environ 0,02 % de phosphore et le complément pratiquement tota- lement constitué de fer. Le procédé conforme à l'invention se déroule d'une façon générale de la manière qui suit On élève d'abord la température de l'acier microallié à une valeur de température relativement élevée et pendant une durée suffisante pour faire se dissoudre les précipités de nitrure de vanadium (la température à laquelle les précipités de nitrure de vanadium se dissolvent en vanadium et azote est appelée point de solubilité des précipités de nitrure de vanadium et varie en fonction de la composition de l'acier) La température préférée est comprise entre environ 1 100 OC et environ 1 200 OC, la durée de maintien à cette température étant comprise entre quelques minutes et environ 30 minutes L'exposition à cette température doit être suffisante pour faire passer le vanadium et l'azote en solution solide dans le matériau chauffé. On fait alors se refroidir l'acier microallié à partir de cette première tempéra- ture à une vitesse extraordinairement lente On choisit cette vitesse de refroidis- sement pour qu'elle soit suffisamment lente pour produire une taille de grain de ferrite très grande dans l'acier microallié On choisit aussi cette faible vitesse de refroidissement de façon à faire précipiter le nitrure de vanadium sous forme de particules grossières qui produisent une consolidation minimale de la matrice de ferrite. D'une manière générale, dans un acier microallié à haute résistance présentant la présente composition, la résistance mécanique est fournie par des précipités fins qui sont dispersés d'une manière homogène dans la matrice de ferrite, cette dernière étant caractérisée aussi par de fins grains de ferrite Cela s'obtient par un travail thermomécanique et un refroidissement rapide au-dessous du point de solubilité du nitrure de vanadium, de sorte que ce dernier quitte la solu- tion en précipitant pour former de fines particules de nitrure de vanadium réparties d'une manière uniforme dans la ferrite, et de façon à limiter en même temps l'intensité de la croissance des grains en ce qui concerne la ferrite. Toutefois, on choisit la faible vitesse de refroidissement du procédé préféré conforme à l'invention de façon à permettre au nitrure de vanadium de précipiter sur une période de temps plus longue Il en résulte que le matériau obtenu contient des particules grossières de nitrure de vanadium excessivement vieillies et dispersées d'une manière aléatoire dans toute la masse de la matrice de ferrite En outre, du fait de la faible vitesse de refroidissement, il est permis aux grains de ferrite de croître jusqu'à des proportions relativement importantes L'acier microallié obtenu est ainsi caractérisé par des particules grossières de nitrure de vanadium, excessivement vieillies et dispersées parmi de gros grains de ferrite Ce type de structure métallurgique est caractérisé par une faible résistance mécanique, mais une ductilité élevée, ce qui entraîne une bonne aptitude au façonnage (y compris l'aptitude à l'usinage) à la température ambiante C'est pourquoi on choisit en général la vitesse de refroidissement de façon à rendre minimaux les apports à la consolidation qui sont liés aux mécanismes de précipitation-consolidation et à la taille des grains de ferrite. Après un façonnage du composant à la température ambiante à partir de cet acier microallié à faible résistance, on expose alors le matériau à une seconde température et pendant une seconde durée qui sont suffisantes pour faire à nouveau se dissoudre le vanadium et l'azote dans la matrice de ferrite de l'acier. Cette température doit être supérieure au point de solubilité des précipités de nitrure de vanadium et, lorsqu'elle est comprise entre environ t 100 OC et environ 1200 OC, cela nécessite une durée à cette température qui, là encore, est juste comprise entre environ un faible nombre de minutes et environ 10 minutes ou plus. Lorsqu'on utilise le procédé conforme à l'invention pour l'application envisagée à un corps de pompe de convertisseur de couple, cette seconde opération de chauf- fage a lieu en même temps que le processus de brasage au cuivre à température élevée. En revanche, la vitesse de refroidissement à partir de cette seconde opéra- tion de chauffage est notablement plus rapide que la première vitesse de refroidis- sement Cette seconde vitesse de refroidissement interdit une croissance exces- sive des grains dans la matrice de ferrite, tout en provoquant aussi une précipi- tation de précipités de nitrure de vanadium, fins et bien dispersés, dans toute la masse de l'acier microallié Avec ce type de structure métallurgique, le composant en acier microallié est caractérisé par une haute résistance mécanique et néanmoins une ductilité suffisante et il convient pour une large diversité d'applications exigeantes, par exemple pour un corps de pompe de convertisseur de couple pour véhicule automobile. Une particularité particulièrement avantageuse du procédé de traitement thermique, conforme à la présente invention, d'un acier microallié réside dans le fait que ce traitement thermique a pour résultat que l'acier microallié est initia- lement caractérisé par une bonne ductilité et une faible résistance mécanique permettant le façonnage du matériau avant un brasage au cuivre, le matériau étant toutefois caractérisé par une résistance mécanique exceptionnellement élevée après un brasage au cuivre Des composants formés à partir de l'acier microallié préféré et traités conformément au procédé conforme à la présente invention ont manifesté une aptitude au façonnage pratiquement égale à celle des précédents aciers AISI 1010 à faible résistance mécanique, mais en présentant, après un brasage au cuivre, des résistances mécaniques notablement plus élevées que dans le cas des matériaux classiques. D'autres buts et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description détaillée qui suit. Les avantages ci-dessus de la présente invention, ainsi que d'autres, ressortiront mieux de la description qui suit, faite en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un convertisseur de couple classique, la figure 2 est une vue schématique illustrant l'écoulement du fluide dans un convertisseur de couple et la figure 3 est une vue en coupe transversale montrant les joints brasés au cuivre existant entre les aubes et le corps de pompe qui fait partie de l'ensemble de pompe du convertisseur de couple de la figure 1. La présente invention fournit un procédé permettant le traitement thermique d'un acier microallié à haute résistance de façon à abaisser sa limite élastique et à augmenter d'une manière correspondante sa ductilité Cela permet la fabrication de composants à partir d'un tel acier microallié sur un outillage conçu pour des aciers à bas carbone (à faible résistance mécanique), tels que l'AISI 1010 Les composants formés à partir d'un tel acier microallié présentent alors une résistance mécanique beaucoup plus élevée (que celle qui peut être obtenue avec les maté- riaux classiques) après un traitement supplémentaire à température élevée, lequel, pour l'application envisagée à un corps de pompe de convertisseur de couple, est simultané à un processus de brasage au cuivre. Bien que l'application envisagée pour le procédé de traitement thermique conforme à la présente invention soit un corps de pompe de convertisseur de couple brasé au cuivre, qui est formé à partir de l'acier microallié à haute résis- tance du type préféré et qui fait partie d'un système de transmission automatique pour véhicule automobile, on peut envisager que les enseignements de la présente invention puissent être étendus à d'autres situations dans lesquelles un matériau à haute résistance est souhaité dans le composant final, mais dans lesquelles il est exigé une ductilité suffisante pour pouvoir façonner le composant préalablement à son application prévue Ces enseignements pourraient en parti- culier être étendus à la production d'autres composants formés d'un acier microallié et brasés au cuivre C'est pourquoi la description d'un corps de pompe de convertisseur de couple n'est faite qu'à titre d'exemple illustratif. La figure 1 représente en coupe transversale un convertisseur de couple 10 classique utilisé couramment dans des applications pour véhicule automobile La fonction de ce convertisseur de couple 10 est de transmettre le couple produit par un moteur de véhicule automobile (non représenté) à un essieu moteur (non repré- senté) du véhicule automobile, par l'intermédiaire d'un milieu fluide tel qu'une huile L'écoulement de l'huile est illustré par les flèches représentées sur la vue éclatée de la figure 2 Le milieu fluide permet, entre le moteur et l'essieu moteur, des variation de vitesse, ou glissement, qui sont nécessaires pendant une sélection du rapport de démultiplication, en fournissant en même temps d'autres avantages tels qu'un amortissement des vibrations et une atténuation des pointes de couple. Ainsi qu'on le voit mieux à la figure 2, le convertisseur de couple 10 comprend principalement un ensemble de turbine 32, un ensemble stator 34 et un ensemble de pompe de convertisseur de couple 36 qui sont tous montés d'une manière coaxiale de façon à permettre une rotation relative entre eux L'ensemble de pompe de convertisseur de couple 36 comprend un corps de pompe 24 comportant un moyeu central 30 Un certain nombre d'aubes de pompe 26 s'étendent radialement à partir de ce moyeu central 30 Sur ces aubes de pompe 26, il est fixé une couronne annulaire 28 qui entoure le moyeu central 30 et qui est elle-même entourée par le contour périphérique du corps de pompe 24. D'une manière analogue, l'ensemble de turbine 32 comprend un corps de turbine 12 comportant un moyeu central 14 Un certain nombre d'aubes de turbine 16 s'étendent radialement à partir de ce moyeu central 14 et sont fixées sur une couronne annulaire 18 Cet ensemble de turbine 32 est enfermé à l'intérieur de l'ensemble de pompe de convertisseur de couple 36 par un ensemble de couvercle de boîtier de convertisseur de couple comportant un ensemble de plaque de pression 40 disposé entre l'ensemble de turbine 32 et un couvercle de boîtier de convertisseur 38 L'ensemble de stator 34 est disposé entre l'ensemble de pompe de convertisseur 36 et l'ensemble de turbine 32 Cet ensemble de stator 34 comporte un certain nombre d'aubes de stator 22 qui s'étendent radialement entre un arbre de stator 44 et une couronne annulaire extérieure 20. Si on se reporte à nouveau à la figure 1, en cours de fonctionnement, la puissance mécanique de sortie du moteur est transmise à l'ensemble de pompe de convertisseur de couple 36 par le corps de pompe de convertisseur 24, par l'intermédiaire du couvercle de boîtier de convertisseur 38 L'entraînement en rotation de l'ensemble de pompe de convertisseur 36 par l'intermédiaire de son moyeu central 30 permet que les aubes de pompe 26 transforment la puissance mécanique de sortie du moteur en une énergie d'écoulement dans le milieu fluide. Le milieu fluide traverse l'ensemble de stator 34 en se dirigeant vers l'ensemble de turbine 32 dans lequel l'énergie est retransformée en énergie mécanique par les aubes de turbine 16 L'entraînement en rotation de l'ensemble de turbine 32 qui est obtenu est alors transmis, sous la forme d'une énergie de rotation de sortie et par l'intermédiaire de l'arbre de turbine 46, à l'essieu moteur du véhicule automobile. La figure 3 est une vue en coupe transversale représentant (à une échelle extrêmement exagérée) un joint brasé au cuivre 48 situé entre les queues d'insertion de l'aube de pompe 26 et le corps de pompe de convertisseur 24 faisant partie de l'ensemble de pompe de convertisseur de couple 36 de la figure 1 Dans la pratique, ce joint brasé au cuivre 48 s'étend sur toute la distance séparant l'aube 26 du corps de pompe 24, ainsi que cela est représenté, de façon à assurer de la rigidité et à former un joint exempt de fuites, bien que, dans certaines conditions, cela puisse ne pas être nécessaire Le joint brasé au cuivre 48 sert à fixer les aubes de pompe 26 à la fois sur les parties radialement extérieure et radialement intérieure du corps de pompe de convertisseur 24 Ainsi que cela est représenté, la couronne annulaire 28 est fixée par des moyens mécaniques sur les aubes de pompe 26, à l'aide de n'importe quelle méthode classique connue dans la technique, y compris des techniques de brasage au cuivre. En particulier, l'acier microallié à haute résistance, de type préféré, destiné à être utilisé pour l'application envisagée du présent procédé, est caractérisé par la composition élémentaire présentée au tableau I o les pourcentages désignent des pourcentages en poids Du fait de la faible teneur d'alliage de cet acier, il est appelé acier microallié, mais il appartient toutefois à la classe plus large des aciers connus d'une manière générale sous l'appellation d'aciers faiblement alliés à haute résistance (HSLA d'après le sigle anglais) On doit en outre remarquer qu'on pourrait utiliser avec succès, à l'aide du présent procédé, d'autres aciers et alliages, comme par exemple un grand nombre des aciers faiblement alliés à haute résistance. TABLEAU I C 0,06 %-0,12 % Mn 1,0 % 1,4 % V 0,05 %-0,15 % Si 0,1 % 0,5 % N 0,005 % 0,02 % S 0,02 % (max) P 0,02 % (max) Fe Complément Les propriétés mécaniques de cet acier sont déterminées par sa micro- structure D'une manière générale, sa résistance mécanique est augmentée par une augmentation de la finesse des grains de ferrite constituant la matrice et par une augmentation de la quantité de phases dispersées ou dislocations présentes dans la ferrite Inversement, sa résistance mécanique est en général réduite par une diminution de l'apport de ces facteurs. La teneur en carbone (C) de cet acier microallié à haute résistance, ainsi que la proportion totale des autres éléments d'alliage, sont suffisamment faibles pour que la matrice de l'acier soit principalement de la ferrite, laquelle est du fer (Fe) cubique centré La faible proportion de carbone peut avoir tendance à réagir avec le fer en formant du carbure de fer, Fe 3 C, ainsi qu'à réagir avec le vanadium (V) et les autres constituants en formant des carbures ou carbo-nitrures qui rési- deraient dans les joints des grains, ainsi qu'à l'intérieur des grains de ferrite Du carbone dans des proportions excessives est indésirable, étant donné qu'il peut rendre l'acier fragile L'intervalle préféré de carbone, d'environ 0,06 à environ 0,12 % en poids, une composition nominale d'environ 0,10 % en poids étant celle qu'on préfère le mieux, assure les mécanismes nécessaires de consolidation sans une fragilité qui n'est pas nécessaire. L'addition de manganèse (Mn) d'environ 1,0 à environ 1,4 %, une concen- tration nominale d'environ 1,3 % étant celle qu'on préfère le mieux, confère de la résistance mécanique à l'acier par consolidation en solution solide On devrait remarquer aussi qu'il a été observé qu'une teneur en manganèse comprise dans cet intervalle préféré a tendance à accroître l'effet de durcissement par précipitation qui est lié au vanadium, par abaissement de la température de transition austénite- ferrite. La teneur en vanadium (V) de l'acier microallié est comprise entre environ 0,05 et environ 0,15 %, une concentration nominale d'environ 0,1 % étant celle qu'on préfère le mieux Pendant une exposition à des températures élevées, le vanadium réagit avec l'azote et le carbone disponibles en formant des précipités de nitrure de vanadium et/ou de carbure de vanadium et/ou de carbo-nitrure de vanadium La précipitation des particules de nitrure et/ou carbure de vanadium à l'endroit du joint mobile austénite-ferrite et à l'intérieur de la ferrite procure en général une augmentation marquée de la résistance mécanique La présence de vanadium affecte aussi l'affinage des grains de ferrite Ces facteurs sont critiques pour le procédé de traitement thermique de la présente invention et sont discutés ci-après plus en détail. La concentration du silicium (Si) est comprise entre environ 0,1 et environ 0,5 %, une concentration nominale d'environ 0,4 % étant souhaitée Le silicium contribue à la consolidation en solution solide En outre, on peut envisager que d'autres applications puissent ne pas exiger de silicium. La teneur en azote (N) est comprise entre environ 0,005 et environ 0,02 %, une concentration nominale d'environ 0,015 % étant celle qu'on préfère le mieux. L'azote est nécessaire pour permettre que se produise le mécanisme de précipi- 3 5 tation-durcissement des particules de nitrure de vanadium Cette proportion d'azote augmente aussi l'effet de consolidation des carbures de vanadium du fait du remplacement du carbone formant des carbo-nitrures de vanadium. D'une manière typique, du soufre (S) et du phosphore (P), chacun de préfé- rence présent dans une proportion inférieure à environ 0,02 % en poids, sont toujours présents dans les aciers L'acier utilisé avec le procédé conforme à la présente invention présente une concentration nominale de chacun de ces éléments d'alliage qui est d'environ 0,015 % Le phosphore peut améliorer les propriétés de résistance mécanique de l'acier en entrant en solution solide à l'intérieur de la ferrite. Le complément constituant l'acier microallié utilisé avec le procédé de trai- tement thermique de la présente invention est pratiquement du fer (Fe). En outre, de l'aluminium (AI) peut être présent dans des proportions d'environ 0,02 à environ 0,06 % en poids, en fonction de la pratique de désoxy- dation utilisée pendant l'élaboration de l'acier. On doit remarquer que du niobium ou du titane pourrait remplacer tout ou partie de la concentration de vanadium présente dans l'acier, enpermettant que l'on puisse s'attendre à des résultats satisfaisants Le niobium et le titane formeraient aussi à l'intérieur de la matrice de ferrite les précipités voulus de nitrure et/ou carbure permettant le durcissement par précipitation de l'acier microallié. Toutefois, le vanadium possède une sensibilité plus élevée au traitement thermique que le niobium ou le titane et c'est pour cette raison qu'il est préféré. Cette sensibilité thermique plus élevée est due à la solubilité plus grande du vanadium dans l'acier et à la cinétique plus rapide de grossissement des carbo- nitrures de vanadium, par comparaison avec les carbo-nitrures de niobium ou de titane Ainsi, l'utilisation de vanadium entraîne l'existence de grains plus gros de ferrite et de précipités plus grossiers de vanadium dans l'acier microallié, pour la même vitesse de refroidissement, par comparaison avec le niobium et/ou le titane, et elle est donc plus efficace pour abaisser la résistance mécanique de cet acier en vue d'une aptitude améliorée au façonnage. Les opérations particulières de traitement thermique du procédé conforme à la présente invention sont les suivantes En premier lieu, on a réduit jusqu'à une épaisseur d'environ 5,33 millimètres (ou 0,210 pouce) une feuille laminée à chaud de l'acier microallié au vanadium ayant la composition préférée décrite ci-dessus. A partir de cette feuille, on a découpé au laser des éprouvettes d'essai de traction d'une longueur calibrée d'approximativement 50 millimètres, puis on les a traitées thermiquement. On pense que l'effet du présent procédé ne dépend pas de la taille ou de la structure du composant en acier On s'attend par conséquent à ce que le même effet soit obtenu avec des variations considérables de taille et de forme des aciers façonnés. On a d'abord élevé la température des éprouvettes en acier microallié au vanadium jusqu'à une valeur de température suffisamment élevée pour que le vanadium et l'azote qui y sont contenus passent en solution D'une manière plus précise, cela a été obtenu en soumettant les éprouvettes à un recuit dans une atmosphère protectrice, par exemple un vide, au moyen d'un cycle thermique programmé comprenant les opérations suivantes: chauffage à environ 1 120 OC sur une période d'environ 30 minutes, maintien à cette température pendant environ 20 minutes, puis refroidissement à une vitesse d'environ 5 OC par minute jusqu'à une température inférieure à environ 500 O C, à la suite de quoi on a fait se refroidir les pièces dans l'air (la cinétique de précipitation du nitrure de vanadium est si lente au-dessous d'environ 500 OC que la vitesse de refroidissement au- dessous de cette température n'entraîne qu'une faible différence pratique pour la structure métallurgique obtenue) La température préférée peut être comprise entre environ 1 100 OC et environ 1 200 OC, la durée de maintien à cette température n'étant que de quelques minutes à environ 30 minutes La température doit être suffisante pour faire passer en solution solide tous les éléments, y compris le vanadium et l'azote du nitrure de vanadium, ce qui est le cas de la température de solubilité permettant la précipitation du nitrure de vanadium Dans la pratique, cette température est en général comprise entre environ 1050 OC et 1 100 OC et elle varie en fonction de la composition de l'acier utilisé Ce résultat est en général obtenu seulement après quelquesminutes d'exposition à la température élevée. Une température supérieure à environ 1 200 C n'est ni souhaitée, ni pratique, étant donné qu'elle est onéreuse et n'est pas nécessaire pour faire se dissoudre les éléments contenus dans l'acier et qu'elle peut en outre faire s'affaisser l'acier sous son propre poids. La vitesse de refroidissement pendant cette opération de recuit est critique pour l'obtention du résultat de la présente invention L'acier microallié au vanadium doit être refroidi à partir de la température élevée à cette vitesse extrêmement lente. Bien qu'une vitesse de refroidissement d'environ 5 OC par minute soit préférée, on pense que la vitesse de refroidissement pourrait avoir toutes les valeurs comprises entre environ 3 OC par minute et une vitesse de refroidissement aussi faible que celle pouvant être obtenue dans les limites pratiques de l'appareillage. La vitesse de refroidissement est choisie suffisamment lente pour rendre minimales les contributions à la consolidation qui sont liées à la taille des grains de ferrite et aux mécanismes de précipitation-consolidation à l'intérieur de l'acier. Cette vitesse de refroidissement extrêmement lente provoque une croissance excessive des grains de la ferrite qui est le constituant principal de l'acier microallié Les gros grains de ferrite diminuent la résistance mécanique du matériau obtenu, ce qui entraîne une ductilité plus élevée En outre, cette faible vitesse de refroidissement fait aussi se précipiter les particules de nitrure de vanadium sur une période de temps prolongée, ces particules devenant ainsi grossières et excessivement vieillies à l'intérieur de la matrice de ferrite Ce type de structure métallurgique à faible résistance mécanique est caractérisé par une ductilité élevée qui entraîne une bonne aptitude au façonnage (y compris l'aptitude à l'usinage) à la température ambiante. Le tableau Il présente les propriétés mécaniques obtenues pour l'acier microallié au vanadium, dans un état tout-venant, en feuille laminée à chaud, telle que reçu, et dans un état tel que recuit conformément au procédé de la présente invention Les mesures ont été effectuées en utilisant des techniques standards d'essai. TABLEAU II Tel que reçu Tel que recuit ( 1 120 OC) Limite élastique 606 738,9 k Pa 289 579,9 k Pa ( 88 kg/pouce 2) ( 42 kg/pouce 2) Limite de rupture à la 710 160,3 k Pa 455 054,2 k Pa traction ( 103 kg/pouce 2) ( 66 kg/pouce 2) Allongement total 24 % 34 % Dureté Rockwell B 102 78 Les propriétés mécaniques à l'état tel que recuit offrent une résistance mécanique plus faible et une ductilité plus élevée par comparaison avec l'acier microallié au vanadium tel que reçu Le recuit à température élevée et la faible vitesse contrôlée de refroidissement ont réduit la limite élastique d'environ 606 738,9 k Pa ( 88 kg/pouce 2) à environ 289 579,9 k Pa ( 42 kg/pouce 2), tout en augmentant en même temps l'allongement à la traction d'environ 24 % à environ 34 %, ce qui indique une ductilité accrue La dureté a été réduite d'environ 102 Rockwell B à environ 78 Rockwell B Cette combinaison de résistance mécanique plus faible et de ductilité plus élevée dans le matériau recuit entraîne une aptitude accrue de l'acier au façonnage En particulier, l'acier microallié au vanadium conforme à la présente invention a été façonné en composants à la température ambiante en utilisant le même outillage que celui conçu pour l'acier AISI 1010, avec des résultats obtenus pratiquement équivalents La résistance mécanique et la dureté de l'acier microallié recuit sont restées légèrement supérieures aux propriétés correspondantes de l'acier AISI 1010. On a alors traité certaines des éprouvettes d'essai de l'acier microallié au vanadium à l'état recuit, au moyen d'un cycle de brasage au cuivre utilisé dans la production des ensembles de pompe pour convertisseurs de couple Pendant le brasage au cuivre, on a exposé les éprouvettes à une seconde température qui est suffisante pour faire se dissoudre à nouveau le vanadium et l'azote à l'intérieur de la matrice de ferrite de l'acier Cette température, qui est le point de solubilité des précipités de nitrure de vanadium, est d'approximativement 1050 OC, mais elle dépend de la composition spécifique de l'alliage, et par conséquent une tempéra- ture d'environ 1 100 OC à environ 1 200 OC est suffisante avec un maintien à cette température qui n'est que d'un faible nombre de minutes à environ 10 minutes ou plus Là encore, une mise en solution des éléments à cette température s'effectue relativement rapidement De manière plus précise, le cycle de brasage au cuivre consiste à porter la température des éprouvettes, dans une atmosphère protectrice, à une valeur de température d'environ 1 120 OC sur une période d'environ 20 minutes, à maintenir à cette température pendant environ 5 minutes, puis à refroidir à une vitesse d'environ 30 "C par minute jusqu'à une température inférieure à environ 500 OC, après quoi on fait se refroidir les pièces à une vitesse plus faible jusqu'à la température ambiante La température de brasage est suffisante pour faire passer en solution solide tous les éléments, y compris le vanadium et l'azote du nitrure de vanadium. On doit remarquer que le cycle de brasage au cuivre ne constitue qu'un moyen pratique pour l'application envisagée à un ensemble de pompe de conver- tisseur de couple 36 brasé au cuivre, étant donné que le processus de brasage au cuivre expose les composants au profil voulu de température, tout en permettant d'obtenir aussi le joint brasé 48 voulu Si l'application envisagée ne comporte pas un brasage au cuivre des aubes de pompe 26 sur le corps de pompe 24 (représenté par le joint brasé 48 à la figure 3), mais exige plutôt pour le façonnage un composant à faible résistance mécanique et ductilité élevée, puis un composant à l'état fini qui possède une résistance mécanique élevée pour quelque autre application, la seconde opération de chauffage serait exécutée sans une opération de brasage au cuivre. La vitesse de refroidissement à partir de cette seconde opération de chauffage est notablement plus rapide que la faible vitesse de refroidissement utilisée après la première opération de chauffage Cette seconde vitesse de refroi- dissement interdit une croissance excessive des grains dans la matrice de ferrite, tout en provoquant aussi de force une précipitation de fines particules de nitrure de vanadium dans toute la masse de cette matrice de ferrite Avec cette structure métallurgique, le composant en acier microallié au vanadium est caractérisé par une résistance mécanique élevée et convient pour une large diversité d'applications exigeantes, telles qu'un corps de pompe de convertisseur de couple 24 pour véhicule automobile. Le tableau 1 11 présente les propriétés mécaniques de l'acier microallié au vanadium à l'état tel que recuit et brasé Les mesures ont été effectuées en utilisant des techniques stardaiàs d'essai - TABLEAU III Tel que recuit + brasé ( 1 1200 C) Limite élastique 379 211,8 k Pa ( 55 kg/pouce 2) Limite de rupture à la 496 422,7 k Pa ( 72 kg/pou Ce 2) traction Allongement total 30 % Dureté Rockwell B 84 La résistance mécanique des composants en acier microallié au vanadium qui ont été recuits et brasés a été notablement supérieure aux mesures correspon- dantes concernant le matériau tel que recuit, ainsi que d'environ plus du double des valeurs correspondantes correspondant à l'acier AISI 1010 qui est l'acier couramment utilisé pour les corps de pompe de convertisseur de couple 24 Par conséquent, grâce au procédé conforme à la présente invention, l'acier microallié au vanadium peut être facilement façonné à la température ambiante en utilisant l'outillage conçu pour l'acier à faible résistance AISI 1010, alors que le composé à l'état fini présente toutefois environ deux fois la résistance mécanique pour des applications à haute performance, par comparaison avec l'AISI 1010. La différence de résistance mécanique entre les états tel que reçu, tel que recuit et tel que brasé de l'acier microallié au vanadium est expliqàpar la taille des grains et par l'influence du traitement thermique sur les mécanismes de précipitation-consolidation à l'intérieur de l'acier En premier lieu, les tailles moyennes des grains de ferrite sont les suivantes pour les divers états: environ 4,0 micromètres pour l'acier tel que reçu, environ 16,3 micromètres pour l'acier tel que recuit (à 1 120 OC) et environ 8,8 micromètres pour l'acier tel que brasé En réalisant d'abord un recuit de l'acier tel que reçu, la résistance mécanique est réduite par augmentation de la taille des grains de ferrite et par réduction des mécanismes de précipitation-consolidation La vitesse de refroidissement extra- ordinairement faible d'environ 5 OC par minute est grandement responsable de l'un et l'autre de ces effets Toutefois, pendant l'opération suivante de traitement thermique, ou cycle de brasage, la taille des grains a diminué et les éléments de précipitation- consolidation ont augmenté, entraînant une résistance mécanique plus élevée pour l'acier tel que brasé On peut envisager que la vitesse de refroi- dissement suivant le brasage puisse être rendue optimale de façon à accroître les mécanismes de précipitation-consolidation et d'améliorer encore la résistance mécanique post-brasage de l'acier. En particulier, on a façonné et traité thermiquement, conformément au procédé de la présente invention, des corps de pompe de convertisseur de couple 24 réels On a d'abord soumis à un recuit, pendant environ 20 minutes à environ 1 OC, des ébauches préparées à partir de l'acier microallié tel que reçu (composition chimique présentée au tableau 1) Les ébauches telles que reçues avaient une limite élastique moyenne d'environ 606 738,9 k Pa ( 88 kg/pouce 2) Ces ébauches ont été refroidies à une vitesse d'environ 5 OC par minute, de façon à abaisser la résistance mécanique et augmenter la ductilité de l'acier La résistance mécanique du matériau tel que recuit n'a pas été déterminée, mais on suppose toutefois qu'elle serait de l'ordre d'environ 275 790,4 k Pa ( 40 kg/pouce 2), qui est la limite élastique pour les éprouvettes d'essai à la traction, servant d'échantillons, qui l O n'ont été soumises qu'à un recuit à 1 120 OC, ainsi que cela est indiqué au tableau Il Une ductilité élevée a néanmoins été observée, étant donné que l'aptitude des ébauches recuites au façonnage était suffisamment comparable à celle de l'acier AISI 1010 Par matriçage, on a transformé les ébauches en acier microallié en corps de pompe 24 sur un outillage de production courante conçu pour l'acier AISI 1010 En outre, aucune déformation extraordinaire n'a été observée sur les corps 24 à l'état matricé, même après le traitement thermique à température élevée servant à abaisser la résistance mécanique de l'acier. On a alors soumis les corps de pompe 24 à un brasage au cuivre classique, en chauffant à environ 1 120 OC pendant environ 10 minutes, puis en refroidissant à environ 500 O C sur une période d'environ 20 minutes La résistance mécanique élevée qui en résulte pour le corps de pompe 24 brasé au cuivre à la suite de cette seconde opération de traitement thermique a été prouvée par la performance des ensembles de pompe brasés qui ont manifesté une excellente résistance à la déformation plastique pendant un fonctionnement à un nombre élevé de tours par minute Un AISI 1010 brasé au cuivre a dépassé la limite de conception fixée de manière permanente de 0,1 millimètre dans l'intervalle de 5 000 à 6 000 t/mnune rupture catastrophique se produisant peu après Par opposition, les pompes en microalliage au vanadium se sont bien comportées dans la limite de conception jusqu'à environ 7 500 t/mnet le composant pris encore plus haut n'a présenté que 0,11 millimètre de déformation permanente après avoir été soumis à 9 000 t/mn. Par conséquent, l'acier microallié au vanadium à haute résistance a été traité thermiquement conformément à la présente invention, de façon à être initia- lement caractérisé par une faible résistance mécanique et une ductilité élevée permettant le façonnage d'un composant à partir de cet acier, pour être ensuite traité thermiquement de faon à posséder une résistance mécanique exceptionnel- lement élevée On peut envisager de pouvoir utiliser d'autres matériaux à la place de l'acier microallié au vanadium à haute résistance qui est décrit, ainsi que d'autres procédés permettant de soumettre l'acier à haute résistance à la première opération de traitement thermique en vue d'augmenter la taille des grains de ferrite et de rendre minimal l'effet de précipitation-consolidation En particulier, les techniques d'élaboration de l'acier pourraient être modifiées de façon à élever la température de toute la bobine d'acier à haute résistance jusqu'à la valeur voulue de température de mise en solution, ou bien, en variante, on pourrait utiliser un recuit isothermique afin de réaliser un vieillissement excessif des précipités, cela ayant toutefois peu d'effet sur la taille des grains de ferrite. Par conséquent, alors que la présente invention a été décrite au moyen d'un mode préféré de réalisation, il est évident que d'autres formes pourraient être adoptées par un spécialiste en la matière, par exemple en modifiant l'acier microallié dans les limites préférées de concentrations des éléments, ainsi qu'en remplaçant la teneur en vanadium par du titane ou du niobium, en modifiant les opérations de traitement utilisées ou en modifiant l'utilisation finale prévue pour l'acier Le cadre de la présente invention ne doit donc être limité que par la portée des revendications annexées. De façon générale, la seconde vitesse de refroidissement est d'au moins 20 C par minute. REVENDICATIONS 1 Procédé de traitement thermique d'un acier microallié à haute résistance comprenant, en poids, d'environ 0,06 à environ 0,12 % de carbone, d'environ 1,0 à environ 1,4 % de manganèse, d'environ 0,05 à environ 0,15 % de vanadium, d'environ 0,1 à environ 0,5 % de silicium, d'environ 0,005 à environ 0,02 % d'azote et le complément pratiquement totalement constitué de fer, caractérisé en ce qu'il consiste à élever la température de l'acier microallié à haute résistance jusqu'à une première valeur de température et pendant une première durée suffisante pour faire se dissoudre, dans la ferrite de l'acier microallié, le vanadium et l'azote provenant des particules de nitrure de vanadium présentes dans l'acier, à faire se refroidir l'acier microallié à partir de la première température à une première vitesse suffisamment lente pour produire de gros grains de ferrite et des précipités grossiers des particules de nitrure de vanadium dans la ferrite, de sorte qu'après ce refroidissement, l'acier microallié est caractérisé par une résistance mécanique qui est notablement inférieure à la haute résistance qu'il possède avant la première opération de chauffage, ainsi que par une ductilité suffisante pour qu'il puisse être facilement façonné à la température ambiante, à porter la température de l'acier microallié à une seconde valeur de température et pendant une seconde durée suffisante pour faire se dissoudre le vanadium et l'azote dans la ferrite de l'acier microallié, puis à faire se refroidir l'acier microallié à une seconde vitesse à partir de la seconde température, cette seconde vitesse de refroidissement étant nota- blement plus rapide que la première vitesse de refroidissement et étant suffisante pour produire des grains fins de ferrite et des précipités fins et uniformément dispersés de nitrure de vanadium dans la ferrite de l'acier microallié, de sorte que l'acier microallié est alors caractérisé par une relativement haute résistance en comparaison de sa résistance après la première opération de chauffage. 2 Procédé de traitement thermique d'un acier à haute résistance, suivant la revendication 1, selon lequel la première température est comprise entre environ 1 050 OC et environ 1 200 OC. 3 Procédé de traitement thermique d'un acier à haute résistance, suivant la revendication 1, selon lequel la première vitesse de refroidissement à partir de la première température est égale ou inférieure à environ 3 OC par minute. 4 Procédé de traitement thermique d'un acier à haute résistance, suivant la revendication 1, selon lequel la seconde température est comprise entre environ 1 050 OC et environ 1 200 OC; 5 Procédé de traitement thermique d'un acier à haute résistance, suivant la revendication 1, selon lequel la seconde vitesse de refroidissement à partir de la seconde température est d'au moins 20 OC par minute. 6 Procédé de traitement thermique d'un acier à haute résistance suivant la revendication 1, selon lequel la seconde opération de chauffage est effectuée en même temps qu'un cycle de brasage au cuivre. 7 Procédé de réalisation du corps de pompe d'un convertisseur de couple destiné à être utilisé dans un système de transmission automatique pour véhicule automobile, utilisant un procédé suivant la revendication 1, selon lequel on -forme un corps de pompe de convertisseur de couple à partir dudit acier microallié une fois que cet acier a été soumis aux opérations de premier chauffage et premier refroidissement, on porte la température de ce corps de pompe à une seconde valeur de température comprise entre environ 1 050 OC et environ 1 200 OC et pendant une seconde durée suffisante pour faire se dissoudre le vanadium et l'azote dans la ferrite du corps de pompe, puis on fait serefroidir ce corps de pompe à la seconde vitesse de refroidissement à partir de la seconde température. 8 Procédé de réalisation du corps de pompe d'un convertisseur de couple, suivant la revendication 7, selon lequel la première vitesse de refroidissement à partir de la première température est égale ou inférieure à environ 3 O C par minute. 9 Procédé de réalisation du corps de pompe d'un convertisseur de couple suivant la revendication 7, selon lequel la seconde vitesse de refroidissement à partir de la seconde température est d'au moins 20 OC par minute. Procédé de réalisation du corps de pompe d'un convertisseur de couple, suivant la revendication 7, selon lequel la seconde opération de chauffage a lieu en même temps qu'un cycle de brasage au cuivre.