Brevet FR2819825A1 — publié le 20020726

La présente invention est relative à la fabrication d'une bande en alliage Fe-Ni Fe-Ni du type " à durcissement structural y' et/ou y" " et à la bande obtenue. Pour fabriquer des objets tels que des cadres supports de masque d'ombre tendu pour tube de télévision en couleur, on utilise des bandes en alliage Fe-Ni du type " à durcissement structural y' et/ou y" " ayant un faible coefficient de dilatation et une limite d'élasticité élevée après durcissement. Le procédé de fabrication de ces cadres comporte de nombreuses opérations. Tout d'abord, on découpe dans une bande adoucie des pièces qui sont pliées puis assemblées par soudage de façon à obtenir un cadre. Sur ce cadre on effectue en suite des opérations destinées à le noircir par formation d'une couche d'oxydes et à le durcir et à fixer le masque d'ombre. Au cours de ces opérations, le cadre est soumis à des efforts à haute température qui peuvent engendrer un fluage qui peut engendrer des déformations inacceptables voire même des ruptures. Le but de la présente invention est de proposer un procédé qui permette d'obtenir une bande en alliage Fe-Ni du type " a durcissement structural y' et/ou y" " qui ait une bonne résistance au fluage et qui, de préférence, ait une bonne aptitude au noircissement. A cet effet, I'invention a pour objet un procédé de fabrication d'une bande en alliage Fe-Ni du type " a durcissement structural y' et/ou y" " dont le coefficient de dilatation thermique entre 20 C et 150 C est inférieur à 7x10-6/K selon lequel: - on fabrique une bande écrouie par laminage à froid d'une bande adoucie avec un taux de réduction supérieur à 5%, - et on soumet la bande écrouie à un recuit de recristallisation sous une atmosphère neutre ou réductrice réalisé soit au défilé avec un temps de séjour entre 900 C et 1200 C compris entre 30s et 5 mn, soit en statique avec un maintien à une température comprise entre 900 C et 1050 C pendant un temps compris entre 15 mn à 5h, suivi d'un refroidissement jusqu'à une température inférieure à 500 C à une vitesse de refroidissement suffisante pour éviter la formation de précipités durcissant. L'invention concerne également une bande en alliage en alliage Fe-Ni du type " à durcissement structural y' et/ou y" " dont le coefficient de dilatation thermique entre C et 150 C est inférieur à 7x10-6/K non durcie, qui, après durcissement par précipitation de phases y' et/ou y", a une limite d'élasticité supérieure à 600 MPa et une résistance au fluage à 600 C pendant 1 heure sous 350 MPa caractérisée par un allongement inférieur à 0,2%, et dont, éventuellement, au moins une face comporte une couche doré uniforme. L'invention va maintenant être décrite plus en détail mais de façon non limitative. Les alliages Fe-Ni du type " à durcissement structural y' et/ou y" " sont des alliages dont les éléments principaux sont le fer et le nickel et qui comportent en outre un ou plusieurs éléments pouvant tels que le titane ou l'aluminium pouvant former des précipités de la phase intermétallique y', ou tels que le niobium ou le tantale pouvant former des précipités de la phase intermétallique y". Ces précipités sont durcissant. D'autres éléments peuvent être présents en quantités limitées tels que le chrome, le molybdène, le tungstène, le zirconium, le carbone, le silicium, le manganèse, ainsi que des impuretés résultant de l'élaboration. Le choix des teneurs en ces différents éléments permet d'ajuster les différentes propriétés de l'alliage, tels que son coefficient de dilatation et sa dureté après durcissement. Un tel alliage peut être " à l'état adouci ", c'est à dire ayant une limite d'élasticité limitée lorsque les éléments durcissant sont en solution, ce qui peut être obtenu par un recuit d'adoucissement constitué d'un maintien à une température suffisante, comprise de préférence entre 950 C et 1200 C, et suivi d'un refroidissement rapide jusqu'à une température inférieure à 500 C, et par exemple jusqu'à la température ambiante. De préférence, le refroidissement entre la température de recuit d'adoucissement et 500 C doit être inférieure à 5 minutes, et mieux, inférieure à 4 minutes. Le durcissement est obtenu par un traitement thermique de durcissement au-dessus de 500 C environ destiné à faire précipiter les phases durcissantes. Pour fabriquer un cadre support de masque d'ombre tendu pour tube de télévision en couleur, on choisit la composition pour que le coefficient de dilatation thermique entre 20 C et 150 C inférieur à 7x10-6/K, et de préférence inférieur à 6x10-6/K, et mieux encore inférieur à 5x10-6/K. On choisit également la composition pour que la limite d'élasticité à l'état durci soit supérieure à 600 MPa, et mieux, supérieure à 700 MPa. Pour cela, la composition chimique, en % en poids, est par exemple, telle que: 40% 0,02% 0% C Si S P 0% le reste étant du fer et des impuretés résultant de l'élaboration. De préférence, la composition chimique est telle que ,5% C Si S P 0,0005% Pour fabriquer la bande on commence par élaborer l'alliage soit au four électrique à arc et affinage en poche, soit au four à induction. On obtient ainsi un alliage liquide. L'alliage liquide peut être coulé directement sous forme d'un demiproduit tel qu'un lingot, une brame ou une billette, voire sous forme d'une bande obtenue par coulée directe de bandes minces, par exemple par coulée entre cylindres. L'alliage liquide peut également, et de préférence, être coulé sous forme d'une électrode de refusion qu'on refond soit sous laitier électoconducteur (procédé ESR), soit par arc sous vide (procédé VAR) pour obtenir un demi-produit. Cette refusion a l'avantage de donner un métal plis homogène (comportant peu de ségrégations) et comportant peu de défauts tels que des inclusions oxydées. Le demi-produit est réchauffé et maintenu entre 11 00 C et 1300 C pendant 2 à 50 heures de façon à l'homogénéiser, puis laminé à chaud, à une température comprise entre 900 C et 1300 C pour obtenir une bande à chaud d'épaisseur comprise entre environ 3 mm et 5 mm (le choix de l'épaisseur est fonction de l'épaisseur de la bande qu'on veut obtenir en final). Lorsque l'alliage est coulé directement sous forme de bande mince, celleci peut ou non être légèrement laminée à chaud. Dans tous les cas, la bande est ensuite adoucie par un recuit d'adoucissement suivi d'un refroidissement rapide comme indiqué ci-dessus, et elle est décapée. On obtient ainsi, une bande adoucie. La bande adoucie est alors laminée à froid avec un taux de réduction supérieur à 5% de façon à obtenir une bande écrouie. Avant le laminage à froid, ou entre deux opérations de laminage à froid successives, ou après le laminage à froid, la bande peut être abrasée sur une ou sur les deux faces, par exemple par polissage, de façon à enlever une couche superficielle appauvrie en titane par les maintiens à haute température précédents. La bande ainsi obtenue est alors soumise à un recuit de recristallisation sous une atmosphère neutre ou réductrice réalisé soit au défilé avec un temps de séjour entre 900 C et 1200 C compris entre 30s et 5 mn, soit en statique avec un maintien à une température comprise entre 900 C et 1050 C pendant un temps compris entre mn à 5h, suivi d'un refroidissement jusqu'à une température inférieure à 500 C à une vitesse de refroidissement suffisante pour éviter la formation de précipités durcissant. L'atmosphère est par exemple constituée d'hydrogène et d'azote, avec un point de rosée de préférence inférieur à - 40 C. Ce traitement de recristallisation réalisé sur une bande ayant un taux d'écrouissage supérieur à 5% permet d'obtenir à l'état durci une résistance au fluage caractérisée par un allongement inférieur à 0,2% après un maintien d'1 heure à 600 C sous 350 MPa. Cette résistance au fluage permet de fabriquer les cadres support de masque d'ombre tendu dans de bonnes conditions. Lorsqu'une face de la bande a été abrasée avant le recuit de recristallisation, après recristallisation, cette face a une couleur doré uniforme résultant de la formation en surface d'une couche de quelques microns d'épaisseur, voire de moins de 1 micron, constituée de composés tels que le nitrure de titane. Cette couche dorée a l'avantage de faciliter l'opération de noircissement du cadre (en anglais: blackening) effectuée lors de la fabrication de celui-ci. Après recuit de recristallisation, la bande peut être planée. Il est alors souhaitable que le planage engendre un écrouissage équivalent inférieur à 5%, afin de ne pas détériorer les propriétés de résistance au fluage. Par écrouissage équivalent, on entend un écrouissage pour lequel par un essai de traction sur une bande adoucie non planée, on obtient la même limite d'élasticité que par un essai de traction sur la bande après planage. Par ce procédé on obtient une bande en alliage Fe-Ni du type " à durcissement structural y' et/ou y" " dont le coefficient de dilatation thermique entre 20 C et 150 C est inférieur à 7x10-6/K non durcie, caractérisée en ce que, après durcissement par précipitation de phases y' et/ou y", elle a une limite d'élasticité supérieure à 600 MPa et une résistance au fluage à 600 C pendant 1 heure sous 350 MPa caractérisée par un allongement inférieur à 0,2%, et en ce que, éventuellement, au moins une face comporte une couche de couleur doré uniforme. Cette bande est particulièrement adaptée à la fabrication d'un cadre support de masque d'ombre tendu pour tube de télévision en couleur. REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication d'une bande en alliage Fe-Ni du type " à durcissement structural y' et/ou y" " dont le coefficient de dilatation thermique entre 20 C et 150 C est inférieur à 7x1 0-6/K selon lequel: - on fabrique une bande écrouie par laminage à froid d'une bande adoucie avec un taux de réduction supérieur à 5%, - et on soumet la bande écrouie à un recuit de recristallisation sous une atmosphère neutre ou réductrice réalisé soit au défilé avec un temps de séjour entre 9000C et 1200 C compris entre 30s et 5 mn, soit en statique avec un maintien à une température comprise entre 900 C et 1050 C pendant un temps compris entre 15 mn à 5h, suivi d'un refroidissement jusqu'à une température inférieure à 500 C à une vitesse de refroidissement suffisante pour éviter la formation de précipités durcissant. 2 - Procédé selon la revendication I caractérisé en ce que on effectue en outre un planage engendrant un taux d'écrouissage équivalent inférieur à 5%. 3 - Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que, avant, pendant ou après le laminage à froid, on abrase, par exemple par polissage, au moins une face de la bande de façon à obtenir après le recuit de recristallisation une couche de couleur dorée uniforme sur ladite au moins une face. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la dite bande adoucie est constituée d'un alliage élaboré au four à arc électrique et par affinage en poche ou au four par induction avec lequel on fabrique un demi-produit tel qu'un lingot, une brame ou une billette, et en ce que le demi- produit est laminé à chaud pour obtenir une bande à chaud qu'on soumet à un recuit d'adoucissement constitué d'un maintien entre 950 C et 1200 C suivi d'un refroidissement rapide, et éventuellement d'un décapage. - Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que pour fabriquer ledit demi-produit, on coule une électrode de refusion qu'on refond sous laitier électro- conducteur (ESR) ou sous vide (VAR). 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que ladite bande adoucie est constituée d'un alliage élaboré au four à arc électrique et par affinage en poche ou au four par induction qu'on coule directement sous forme de bande mince qui est éventuellement laminée à chaud et qu'on soumet à un recuit d'adoucissement constitué d'un maintien entre 950 C et 1200 C suivi d'un refroidissement rapide, et éventuellement d'un décapage. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la composition chimique de l'alliage est telle que: 40% 0,02% 0% C Si S P 0% le reste étant du fer et des impuretés résultant de l'élaboration. 8 - Bande en alliage Fe-Ni du type " à durcissement structural y' et/ou y" " dont le coefficient de dilatation thermique entre 20 C et 150 C est inférieur à 7x1 0-6/K non durcie, caractérisée en ce que, après durcissement par précipitation de phases y' et/ou y", elle a une limite d'élasticité supérieure à 600 MPa et une résistance au fluage à 600 C pendant 1 heure sous 350 MPa caractérisée par un allongement inférieur à 0,2%, et en ce que, éventuellement, au moins une face comporte une couche dorée uniforme. 9 - Bande selon la revendication 8 caractérisée en ce que la composition chimique de l'alliage est telle que: % 0,02% 0% C Si S P 0% le reste étant du fer et des impuretés résultant de l'élaboration. - Bande selon la revendication 9 caractérisée en ce que la composition chimique de l'alliage est telle que: ,5% 0,05% 0% C Si S P 0,0005%