Brevet FR2703069A1 — publié le 19940930

La présente invention a pour objet un procédé de traitement thermique d'une armature par exemple pour béton armé, réalisée par formage à froid. La présente invention a également pour objet une armature obtenue par ce procédé. Les armatures par exemple de renforcement des bétons utilisées jusqu'à présent et transformées à froid par tréfilage ou laminage comportent des niveaux de ductilité extrêmement bas. Par exemple, une armature du type Fe TE 500 possède une caractéristique en allongement sous charge maximale généralement inférieure à 2,5%. Les armatures réalisées par déformation à froid acquièrent du fait de cette transformation, des caractéristiques mécaniques élevées, notamment dans le domaine de la résistance en traction en charge à la rupture et limite élastique, au dépend des caractéristiques en allongement du fait de l'écrouissage de l'acier. De telles armatures lorsqu'elles sont soumises à une élévation de températures, perdent certaines de leurs caractéristiques mécaniques par effet de recuit. De manière inattendue, la demanderesse a constaté qu'un traitement thermique particulier de ces armatures assurait, d'une part, la conservation des caractéristiques mécaniques en traction et en limite élastique et, d'autre part, une augmentation conséquente des caractéristiques en allongement. La présente invention a donc pour but de proposer un procédé de traitement thermique de ce type d'armature qui permet d'obtenir une armature possédant un niveau élevé de ductilité. L'invention a donc pour objet un procédé de traitement thermique d'une armature, par exemple pour béton armé, réalisée par formage à froid, caractérisé en ce que l'on soumet l'armature à une élévation brutale de température supérieure à 200"C/s pour que la température de la surface de l'armature soit supérieure à 300"C et on refroidit cette armature avant que la température du coeur de ladite armature atteigne la température de ladite surface, le gradient de refroidissement étant supérieur à 2 C/s. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - la température atteinte par la surface de l'armature est comprise entre 300 et 700"C, et de préférence entre 400 et 600"C. - le gradient de refroidissement de l'armature est compris entre 2 et 500"C/s, - le rapport entre la température de la surface de l'armature et la température du coeur de ladite armature est supérieure à 1,01 et de préférence supérieure à 1,05, - l'élévation de température est réalisée sous air ou sous une atmosphère non oxydante, de préférence composée d'azote et de 5% d'hydrogène, - l'élévation brutale de température est réalisée par un moyen de chauffage rapide, notamment un four à induction dans lequel l'armature défile en continu. L'invention a également pour objet une armature par exemple pour béton armé, caractérisée en ce qu'elle est obtenue par le procédé mentionné ci-dessous. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - l'armature comporte une peau et un coeur de caractéristiques métallurgiques différentes, - l'armature possède un allongement Agt supérieur à 2,5%, et de préférence supérieur à 5%, - l'armature possède un rapport de la charge à la rupture Rm sur la limite élastique Re supérieur à 1,05. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, dans lesquels - la Fig. 1 représente des courbes montrant le profil des températures de la surface et du coeur d'une armature de 8mm de diamètre lors du procédé de traitement selon l'invention, - la Fig. 2 représente des courbes montrant le profil des températures de la surface et du coeur d'une armature de 12mm de diamètre lors du procédé de traitement selon l'invention. Le procédé de traitement selon l'invention d'une armature, par exemple pour béton armé, réalisée par transformation à froid permet d'augmenter les caractéristiques mécaniques en allongement de ladite armature sans détériorer les caractéristiques mécaniques en traction obtenues par la transformation à froid. Le procédé de traitement consiste à soumettre l'armature à une élévation brutale de température supérieure à 200"C/s c'est à dire à un flash de tempera- ture pour que la température de la surface de l'armature soit supérieure à 300"C et à refroidir cette armature avant que la température du coeur de ladite armature atteigne la température de ladite surface, le gradient de refroidissement étant supérieur à 2"C/s. La température atteinte par la surface de l'armature est comprise entre 300 et 700"C et le gradient de refroidissement de ladite armature est compris entre 2 et 500"C/s. Les Figs. 1 et 2 représentent des profils de températures relevées sur deux armatures respectivement de 8 et 12mm de diamètre. Sur chacune de ces figures sont représentées deux courbes, respectivement A et Al correspondant aux températures mesurées au niveau de la surface de deux armatures de 8mm et 12mm de diamètre et respectivement B et B1 correspondant aux températures mesurées au niveau du coeur de ces deux armatures. Ces températures sont mesurées par exemple par des thermocouples. On remarque sur ces deux figures que le coeur de l'armature (courbes B et B1) reste à une température inférieure à la température de la surface de ladite armature (courbes A et Al) et que le refroidissement réalisé, par exemple soit à l'air, soit à l'eau, est effectué avant que la température du coeur n'atteigne la température de la surface de l'armature. Le rapport entre la température de surface et la température du coeur de l'armature est supérieur à 1,01 et de préférence supérieur à 1,05. Afin d'éviter une oxydation de l'armature, l'élévation de la température est effectuée dans un four à induction sous atmosphère non oxydante composée par exemple d'azote et d'environ 5% d'hydrogène. On voit sur la Fig. 1 que pour une armature de 8mm de diamètre, la température atteinte au niveau de la surface de ladite armature est de 525"C (courbe A) et la température atteinte par le coeur est de 490"C (courbe B) avec une vitesse de défilement de 134 cm/mn et une vitesse de chauffage de 430 C/s. On voit également sur la Fig. 2 que pour une armature de 12mm diamètre, la température atteinte au niveau de la surface de ladite armature est de 495 "C (courbe Al) et la température atteinte par le coeur est de 470"C (courbe B1) avec une vitesse de défilement de 141cm/mn, et une vitesse de chauffage de 450 C/s. Le refroidissement est réalisé par exemple à l'air pendant 1,5s, puis à l'eau. Le tableau 1 ci-dessous donne pour deux diamètres d'armature respectivement 8mm et 12mm, les températures de surface et de coeur obtenues par l'éléva- tion brutale de température, les caractéristiques mécaniques en traction telle que la charge à la rupture Rm et la limite élastique Re de l'acier de l'armature avant traitement et après traitement, le rapport de ces deux caractéristiques Rm/Re, l'allongement A en % et l'allongement sous charge à rupture Agt en %. TEMPERATURES Re Rm Rm A% Agt% CHAUFFAGE ETATS Surface Coeur Mpa Mpa Re Sans traitement - - 609 635 1,05 13,8 2 Traitesent sur Un diamètre demi 470 4400 585 620 1,059 14,1 4,6 510 480 579 622 1,074 14,9 5,7 560 530 555 610 1,099 18,1 7,2 Traitement sur un diamètre de 12 475 455 586 637 1,087 14,7 6,2 515 495 576 642 1,114 15,9 7,4 560 540 556 638 1,147 19,2 9,4 TABLEAU 1 Sur ce tableau, on remarque que les caractéristiques mécaniques restent pratiquement inchangées, alors que l'allongement Agt a doublé et même triplé. Les caractéristiques présentées dans ce tableau montrent que l'élévation brutale de température de l'armature doit être adaptée suivant le diamètre de cette armature pour atteindre un niveau de ductilité donné élevé. Le tableau 2 ci-dessous donne pour une armature de 8mm de diamètre d'une autre composition métallurgique, des caractéristiques obtenues par le procédé selon l'invention, en comparaison avec des caractéristiques mécaniques d'une armature n'ayant pas subit de traitement selon ce procédé. Dans cet exemple, les vitesses de chauffage de la surface sont plus élevées que dans l'exemple précédent (Tableau 1), ce qui se matérialise par une différence de température plus importante entre la surface et le coeur. Dans l'ensemble des deux exemples décrits on remarque qu'avec le procédé selon l'invention, les caractéristiques en charge à la rupture Rm et en limite élastique Re obtenues sont telles que les caractéristiques Rm/Re, et Agt sont améliorées. ETATS VITESSE TEMPERATURE DE Re Rm Rm/ A% Agt CHAUF- CHAUFFAGE ( C) Re % FAGE FAGE SURFACE COEUR MPa MPa SANS 614 623 1,01 8,7 2,1 TRAITE- MENT TRAITE- 650 460 276 591 610 1,03 11,1 5,8 MENT SUR UN DIAMETRE DE 8mm 880 580 340 550 590 1,07 15,3 8,5 TABLEAU 2 Le procédé selon l'invention est applicable pour des armatures ou des fils machines de trois à seize mm de diamètre défilant à des vitesses pouvant varier de 40 à 1000m/mn et de préférence entre 100 et 800m/mn. L'opération d'écrouissage à froid réalisée soit par tréfilage, soit par laminage est destinée, d'une part, à conférer au fil les caractéristiques géométriques nécessaires à l'obtention d'une bonne adhérence dans le béton et, d'autre part, à conférer au fil les caractéristiques mécaniques souhaitées. L'opération de traitement thermique qui est destinée à conférer au fil un niveau élevé de ductilité par relaxation en surface de la structure écrouie, peut être réalisée par tout moyen de chauffage rapide de toute la section du fil aux vitesses de défilement considérées. Le chauffage peut être effectué par exemple par induction haute ou moyenne fréquence, de préférence dans un four à passage. Cette opération doit être conduite dans des conditions bien précises de chauffage, température et temps de maintien afin, d'une part, d'éviter une dégradation des caractéristiques mécaniques apportées par l'écrouissage et, d'autre part, d'obtenir des niveaux de ductilité élevés. Ainsi, par le procédé selon l'invention, on obtient une armature ayant un peau, un coeur et dont les caractéristiques mécaniques évoluent graduellement de la surface vers le centre en fonction des gradients de température imposés, ce qui confère à l'armature un allongement supérieur à 2,5% et de préférence supérieur à 5%. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement thermique d'une armature, par exemple pour béton armé, réalisée par formage à froid, caractérisé en ce que l'on soumet l'armature à une élévation brutale de température supérieure à 200"C/s pour que la température de la surface de l'armature soit supérieure à 300"C et on refroidit cette armature avant que la température du coeur de ladite armature atteigne la température de ladite surface, le gradient de refroidissement étant supérieure à 2"C/s. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température atteinte par la surface de l'armature est comprise entre 300 et 700"C et de préférence entre 400 et 600"C. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gradient de refroidissement de l'armature est compris entre 2 et 500"C/s. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport entre la température de la surface de l'armature et la température du coeur de ladite armature est supérieur à 1,01. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le rapport entre la température de la surface de l'armature et la température du coeur de ladite armature est supérieur à 1,05. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élévation brutale de température est réalisée sous air ou sous une atmosphère non oxydante. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'atmosphère non oxydante est composée d'azote et de 5% d'hydrogène. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élévation brutale de température est réalisée par un moyen de chauffage rapide notamment un four à induction dans lequel l'armature défile en continu. 9. Armature par exemple pour béton armé, caractérisée en ce qu'elle est obtenue par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. 10. Armature selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'elle comporte une peau et un coeur de caractéristiques métallurgiques différentes. 11. Armature selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle possède un allongement Agt supérieur à 2,5%. 12. Armature selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'elle possède un allongement Agt supérieur à 5%. 13. Armature selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle possède un rapport de la charge à la rupture Rm sur la limite élastique Re supérieur à 1,05.