Brevet FR2780984A1 — publié le 20000114

Tôle d'acier laminée à chaud et à froid revêtue et comportant une très haute résistance après traitement thermique. L'invention concerne une tôle d'acier laminée à chaud et à froid, revêtue et comportant une très haute résistance après traitement thermique. Dans ce domaine technique, les solutions proposées entraînant une augmentation des caractéristiques mécaniques se fait au détriment des propriétés de mise en forme. Il existe une solution consistant à séparer les propriétés de mise en forme et celles nécessaires à l'emploi. Les caractéristiques nécessaires à l'emploi sont obtenues par un traitement 0o thermique postérieur simultané à la mise en forme. Dans ce cas, les tôles proposées ne sont pas livrées revêtues pour des problèmes de tenues du revêtement lors du traitement thermique. Le revêtement est donc effectué sur pièces finies ce qui nécessite un nettoyage soigné des surfaces et des parties creuses. De plus le traitement thermique doit être effectué sous atmosphère contrôlée afin d'éviter toute décarburation et oxydation du métal de la tôle. Les tôles en acier pour traitement thermique ne possèdent pas de pré-revêtement ce qui nécessite des post traitements de dégraissage, décapage et revêtement. Lors du revêtement en continu des produits plats laminés à chaud et à froid, le recuit préalable et le refroidissement précédent ou suivant l'opération de revêtement, à base de zinc ou d'aluminium, ne sont utilisés que pour amener la tôle à une température proche de celle du bain ou pour restaurer les propriétés mécaniques de la tôle dégradées lors de laminage à froid. Cette température est choisie en fonction de la composition de l'acier afin qu'aucune transformation allotropique n'ait lieu lors du cycle thermique, l'objectif étant d'obtenir des caractéristiques mécaniques similaires à celles mesurées sur les tôles d'acier livrées non revêtues. Le but de l'invention est de produire une tôle d'acier laminée à chaud ou à froid d'une épaisseur désirée, revêtue, et présentant des possibilités de mise en forme étendues et qui après traitement thermique effectué sur la pièce finie, permette d'obtenir une résistance mécanique supérieure à 1000 MPa, une résistance aux chocs, à la fatigue, à l'abrasion et à l'usure importante tout en conservant une bonne résistance à la corrosion. L'invention a pour objet une tôle d'acier laminée à chaud et à froid, revêtue et comportant une très haute résistance après traitement thermique, I'acier ayant la composition pondérale suivante 0,15% 0,0005% et comportant un revêtement à base d'aluminium. De préférence l'acier a la composition pondérale suivante, 0,15% 0,0005% Les autres caractéristiques de l'invention sont: - la teneur en titane par rapport à la teneur en azote est supérieure à 3,42. - le revêtement comprend dans sa composition pondérale de base, de 9% à 10% de silicium; de 2% à 3,5% de fer. - le revêtement comprend dans sa composition pondérale de base, de 2% à 4% de fer. La description qui suit et la figure annexée le tout donné à titre d'exemple non limitatif fera bien comprendre l'invention. La tôle selon l'invention est issue du fait de son élaboration, d'un train de laminage à chaud, peut éventuellement être relaminée à froid en fonction de l'épaisseur finale désirée, et est revêtue avec un revêtement à base par exemple, d'aluminium, la tôle présentant une haute résistance mécanique après traitement thermique et une haute tenue à la corrosion. Le revêtement a notamment pour fonction de protéger contre la corrosion à chaud comme à froid. Les caractéristiques mécaniques à l'état de livraison de la tôle selon l'invention autorisent une grande variété de mise en forme en particulier un emboutissage profond. Le traitement thermique appliqué après la mise en forme permet d'obtenir des caractéristiques i5 mécaniques élevées pouvant dépasser 1500 MPa pour la résistance mécanique et 1200 MPa pour la limite d'élasticité. Les caractéristiques mécaniques finales sont adaptables et dépendent de la teneur en carbone et du cycle thermique suivi. Lors du traitement thermique sur pièce finie, le revêtement forme une couche présentant une grande résistance à I'abrasion, I'usure la fatigue et le résistance au chocs. Selon l'invention l'acier dont la composition pondérale est la suivante: 0,15% 4% de fer. Dans un exemple de réalisation, I'acier selon l'invention contenant io 0,231% de carbone; 1,145% de manganèse; 0,020% de phosphore; 0, 0038% de soufre; 0,239% de silicium; 0,043% d'aluminium; 0,009% de cuivre; 0,020% de nickel; 0,179% de chrome; 0,0042% d'azote; 0,032% de titane; 0,0028% de bore; 0,0051 % de calcium est revêtue d'une couche à base d'aluminium ayant environ 20,um d'épaisseur. Selon l'invention, la tôle dont l'épaisseur peut être comprise entre 0, 25 mm et 15 mm a de bonnes propriétés de mise en forme ainsi qu'une bonne résistance à la corrosion. La tôle, produit sidérurgique revêtu, présente une résistance importante à la corrosion à l'état de livraison, pendant la mise en forme et les traitements thermiques ainsi que pendant l'usage de la pièce finie. Après la mise en forme des pièces et traitement thermique, on obtient une résistance mécanique importante pouvant dépasser 1500 MPa. La présence du revêtement lors du traitement thermique des pièces permet d'éviter toute décarburation du métal de base ainsi que toute oxydation. Cela est un avantage indéniable dans le cas de la mise en forme à chaud. De plus, I'austénitisation de la pièce traitée ne nécessite pas un four ayant une atmosphère contrôlée évitant une décarburation. Le traitement thermique sur la pièce réalisée consiste en un chauffage à une température comprise entre AC1, 750 C et 1200 C dans un four pendant un temps qui est fonction de la température et la masse de la pièce. La composition est optimisée afin de limiter le grossissement des grains lors des traitements thermiques. Si la structure visée est totalement martensitique, la température de maintien doit être supérieure à 8400C, pour l'exemple de réalisation, température de fin de formation austénitique. Le maintien en température doit être suivi d'un refroidissement adapté à la s structure finale visée. Pour une structure totalement martensitique, la vitesse de refroidissement doit être supérieure à la vitesse critique de trempe qui est 27 C/s pour une austénitisation à 900 C pendant 5 mn. Il est également possible d'obtenir des structures ferritiques, bainitiques, ou ferritiques et martensitiques, par un chauffage à une température comprise entre AC1, 750 C et AC3, 840 C suivi d'un refroidissement approprié. Suivant le niveau de résistance à atteindre et le cycle thermique appliqué, une ou plusieurs des ces phases sont présentes dans des proportions variables. Pour des niveaux de résistance les plus élevés, la structure est majoritairement composée de martensite. Le chrome, le bore et le carbone sont ajoutés, dans la composition de l'acier selon l'invention, pour leur influence sur la trempabilité. De plus, le carbone permet d'atteindre de hautes caractéristiques mécaniques grâce à son effet sur la dureté de la martensite. L'aluminium est introduit dans la composition afin de piéger l'oxygène et de protéger l'efficacité du bore. Le titane dont le rapport de la teneur par rapport à la teneur en azote est supérieure à 3,42 protège le bore de l'azote. Les éléments d'alliages, Mn Cr, B, permettent une trempabilité autorisant la trempe dans les outils d'emboutissage ou l'utilisation de fluides de trempe peu sévères limitant la déformation des pièces lors du traitement thermique. De plus la composition selon l'invention est optimisée du point de vue de la soudabilité. Le traitement de globulisation des sulfures améliore la résistance à la fatigue. L'acier est particulièrement adapté pour la réalisation de pièces de structure et anti intrusion. Le revêtement proposé permet de supprimer les étapes de post- traitements en comparaison avec les tôles en acier pour traitement thermique ne possédant pas de revêtement, tout en prévenant tout risque de décarburation et d'oxydation superficielle. La modulation des paramètres de traitement thermique permet d'atteindre, avec une composition donnée, différents niveaux de résistance en tôle à chaud et en tôle à froid suivant l'épaisseur visée. Lors du traitement thermique, le revêtement à base par exemple d'aluminium se transforme en une couche alliée au fer enrichi d'alumine en surface et comportant différentes phases dépendant du traitement thermique et présentant une grande dureté pouvant dépasser 600HV1 OOg. Le tableau 2 présente les caractéristiques mécaniques de la tôle d'acier selon l'invention après traitement thermique. Traitement RpO,2 (MPA) Rm (Mpa) A (%) RpO,2/Rm thermique 850oC/5mn 1253 1695 4,7 0,74 900 C/5mn 1218 1675 5,8 0,73 950 C/5mn 1180 1665 4,6 0,71 REVENDICATIONS 1. Tôle d'acier laminée à chaud et à froid, revêtue et comportant une très haute résistance après traitement thermique, I'acier ayant la composition pondérale suivante: 0,15% d'aluminium. 2. Tôle selon la revendication 1, caractérisée en la composition suivante: 0,15% 0,0005% 3. Tôle selon la revendication 1, caractérisée en ce que la teneur en titane par rapport à la teneur en et azote est supérieure à 3,42. 4. Tôle selon la revendication 1, caractérisée en ce que le revêtement comprend dans sa composition pondérale de base, de 9% à 10% de silicium, de 2% à 3,5% de fer. 5. Tôle selon la revendication 1, caractérisée en ce que le revêtement comprend dans sa composition pondérale de base, de 2% à 4% de fer.