Brevet FR2748033A1 — publié le 19971031

Procédé de réalisation d'une bande de tôle d'acier laminée à chaud à très haute résistance utilisable pour la mise en forme et notamment pour l'emboutissage. L'invention concerne un procédé de réalisation d'une bande de tôle d'acier laminée à chaud à très haute résistance utilisable pour la mise en forme et notamment pour l'emboutissage. Dans le domaine de la réalisation de tôles d'acier laminées à chaud, acier dont les caractéristiques sont obtenues par un laminage contrôlé, il est connu des produits à limite d'élasticité élevée, c'est à dire comprise entre 315 MPa et 700 MPa. Dans le domaine des tôles laminées à chaud issues d'un train à bande, la tenue en service des pièces embouties à partir de ces tôles est un critère important. La tenue en service liée à la tenue en fatigue définit la durée de vie pour des charges variables. Afin d'améliorer la tenue en fatigue de pièces embouties, une solution consiste en l'utilisation d'aciers à très haute résistance qui présentent des caractéristiques en fatigue élevées. II faut néanmoins que ces aciers soient aptes à l'emboutissage. II existe, en première approximation, une relation linéaire entre la limite en fatigue et la résistance mécanique. Or, en général, les propriétés de mise en forme diminuent avec l'augmentation de la résistance mécanique. Dans la gamme des aciers laminés à chaud, dont les caractéristiques mécaniques sont obtenues par laminage contrôlé sur un train à large bande, il existe notamment trois types d'aciers laminés à chaud ayant des caractéristiques mécaniques élevées. - Les aciers HLE ou aciers à haute limite élastique, sont des aciers microalliés qui présentent une limite d'élasticité comprise entre 315 MPa et 700 MPa, mais une aptitude au formage limitée, du fait, en particulier, d'un rapport Re/Rm compris entre 0,85 et 0,90. - les aciers Dual-Phase sont des aciers de structure ferrite-martensite ayant une propriété de mise en forme remarquable, mais qui présentent des niveaux de résistance mécanique ne dépassant pas la valeur de 600 MPa. - Les aciers HR sont des aciers au carbone et manganèse subissant, après laminage, un refroidissement rapide associé à un bobinage à basse température pour leur conférer une structure ferrito-bainitique. Ces aciers ont des propriétés de mise en forme intermédiaires entre les aciers HLE et les aciers Dual-Phase. Par exemple, L'acier HR 55 qui a un niveau de résistance minimal de 540 MPa, présente une bonne aptitude à l'emboutissage avec un rapport Re/Rm compris entre 0,75 et 0,80. De plus, cet acier est soudable et possède une excellente aptitude à subir une mise en forme du type relevage de collerette. Le but de l'invention est de présenter un acier à très haute résistance présentant de bonnes propriétés de mise en forme. L'objet de l'invention est un procédé de réalisation d'une tôle d'acier laminée à chaud à très haute résistance utilisable pour la mise en forme et notamment pour l'emboutissage. L'invention se caractérise en ce que l'acier de composition pondérale suivante 0,15% Les autres caractéristiques de l'invention sont - la température de la fin du deuxième refroidissement est comprise dans un intervalle variant de 7000C à 7500C. L'invention concerne également une tôle d'acier laminée à chaud à très haute résistance utilisable notamment pour la mise en forme et obtenue par le procédé. La description qui suit et la figure annexée, le tout donné à titre d'exemple non limitatif fera bien comprendre l'invention. Selon l'invention, un acier dont la composition pondérale est la suivante: 0,15% 1% 1% silicium phosphore soufre titane azote est soumis à un laminage à une température inférieure à 8800C afin d'affiner la structure par l'effet de l'écrouissage et de profiter ainsi de l'effet durcissant. Un premier refroidissement, court, à l'air, est effectué dans un temps inférieur à 10 secondes pour l'obtention de grains fins et éviter l'apparition de la phase perlite au cours du refroidissement. L'acier est ensuite soumis à un deuxième refroidissement qui est contrôlé et dont la vitesse est comprise entre 200C/seconde et 1000C/seconde en fonction de l'épaisseur de la bande d'acier laminée. La vitesse de refroidissement contrôlée selon l'invention assure une germination importante de la phase ferrite. La température de la fin du deuxième refroidissement est comprise dans un intervalle de température variant de 7000C à 7500C , c'est à dire en dessous du point AR3 de la transformation de l'austénite en ferrite. La tôle d'acier est ensuite maintenue sur un palier de température et subit un refroidissement lent, à l'air, à une vitesse de refroidissement comprise entre 30C/seconde et 10 C/seconde jusqu'à une température de fin de palier comprise entre 7000C et 64000. Le maintien de la bande d'acier sur ce palier de température assure la formation d'un taux de ferrite compris entre 40% et 70%. Il permet d'enrichir en carbone l'austénite résiduelle, non transformée en ferrite, retardant sa transformation en cours du refroidissement. La tôle d'acier laminée à chaud, après son maintien à la température du palier est soumise à un troisième refroidissement, également contrôlé, dont la vitesse est comprise entre 200C/seconde et 1000C/seconde, liée à l'épaisseur de la bande de tôle, jusqu'à une température comprise entre 3000C et 4500C de façon à compléter l'enrichissement de l'austénite résiduelle au cours de la transformation bainitique qui débute à une température d'environ 64000. La structure finale de l'acier laminé est composée de ferrite de bainite et d'austénite résiduelle ce qui permet une résistance mécanique supérieure à 700 MPa, avec des valeurs d'allongement supérieures à 14% et un allongement à la rupture supérieur à 25%. Du point de vue de la composition de l'acier selon l'invention, le carbone stabilise l'austénite. Le manganèse permet d'abaisser les points de transformation AR3, Bs et Ms correspond respectivement, à la température de début de la transformation ferritique, à la température de début de la transformation bainitique et à la température de début de la transformation martensitique. L'aluminium évite la diffusion du carbone et permet de stabiliser l'austénite par son effet sur le carbone. Le silicium vient compléter l'effet de l'aluminium tout en restant à des teneurs faibles pour éviter la formation de fayalite générant des défauts de surface qui apparaissent après décapage. Le titane piège l'azote et le rapport Ti/N > 3,42 permet d'éviter la formation de nitrure d'aluminium. La composition de l'acier selon l'invention permet d'obtenir une microstructure de type ferrite-bainite-austénite, le laminage à chaud assurant, une bonne recristallisation du grain d'austénite en sortie des cages du laminoir, et une texture équiaxe. Dans un exemple de réalisation, L'acier dont la composition est la suivante: 0,19% 1,4% 1,7% 0,3% phosphore soufre 0,02% azote est soumis au traitement en température selon l'invention dans lequel la température de laminage est de 8500C. Le premier refroidissement, court, à l'air, de 1,5 secondes est suivi d'un deuxième refroidissement contrôlé à une vitesse de 800C/seconde jusqu'à une température de 7200C, température en dessous du point AR3. L'acier est ensuite maintenu en température à 6800C puis soumis à un troisième refroidissement, également contrôlé, à une vitesse de 800C/seconde jusqu'à la température de 3500C. L'invention permet la réalisation d'un acier ayant une épaisseur comprise entre 2,5 et 5 mm qui possède à la fois, une résistance mécanique élevée, c'est à dire supérieure à 700 MPa et des propriétés de mise en forme remarquables, grâce à un allongement réparti supérieur à 14%, et un allongement à la rupture supérieur à 25%. L'état de surface, sans défaut, après le décapage de la tôle laminée à chaud est assuré, dans la composition de l'acier, par une teneur en silicium inférieure à 0,5%. La bande de tôle d'acier laminée à chaud de l'invention présente un avantage dans son utilisation dans des secteurs d'activité comme par exemple l'automobile et la construction mécanique en général, pour des pièces embouties, pliées ou profilées, pièces pouvant être allégées du fait des caractéristiques en résistance mécanique et en fatigue de l'acier. REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation d'une bande de tôle d'acier laminée à chaud à très haute résistance utilisable pour la mise en forme et notamment pour l'emboutissage caractérisé en ce que l'acier de composition pondérale suivante 0,15% 1% 1% silicium phosphore soufre 0,01% titane azote 880 C, - un premier refroidissement court, à l'air, effectué dans un temps inférieur à 10 secondes, - un deuxième refroidissement contrôlé avec une vitesse de refroidissement comprise entre 200C/seconde et 1000C/seconde en fonction de l'épaisseur de la bande d'acier laminée, la température de la fin du deuxième refroidissement étant en dessous du point AR3 de la transformation de l'austénite en ferrite, - un maintien sur un palier de température associé à un refroidissement lent à l'air, la vitesse de refroidissement étant comprise entre 30C/seconde et 100C/seconde jusqu'à une température de fin de palier comprise entre 7000C et 6400C, - un troisième refroidissement également contrôlé dont la vitesse est comprise entre 200C/seconde et 1000C/seconde, liée à l'épaisseur de la bande de tôle, la température de la fin du troisième refroidissement étant comprise entre 3000C et 4500C. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la température de la fin du deuxième refroidissement est comprise dans un intervalle variant de 7000C à 7500C. 3.Tôle d'acier laminée à chaud à très haute résistance utilisable notamment pour la mise en forme, obtenue par le procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisée en la composition pondérale suivante 0,15% 1% 1% silicium phosphore 0,03% soufre titane azote