FR 2530536 A1 19840127 FR 8213012 A 19820726 La présente invention se rapporte à une t81e d'acier couverte d'aluminium, ayant une aptitude à la mise en forme et une résistance à la corrosion, ainsi qu'à un procédé pour sa production, Des produits d'acier en ttle plongés à chaud dans de l'aluminium, préparés en utilisant un bain d'immersion ou de plongée chaud pratiquement à 100% d'aluminium, ont des résistances satisfaisantes aux intempéries et àla corrosion, Cependant, ils posent un problème par leur aptitude à la mise en forme du fait de la présence d'une couche intermé diaire relativement épaisse (comme environ 20, ) ) de composés intermétalliques qui se forment entre le substrat en acier et la couche de revêtement d'aluminium0 Ils présentent l'inconvénient que, quand ils sont courbés, pressés, étirés ou autrement mécaniquement travaillés, même à un léger taux de travail, la couche intermédiaire se fissure souvent et la couche de revêtement ou les couches s'écaillent fréquemment. Pour cette raison, il est devenu de pratique courante d'ajouter du silicium à un bain d' immersion à chaud d'aluminium afin de contrôler ainsi la croissance de la couche intermédiaire des composés intermétalliques à une épaisseur de l'ordre de 2 à 4,b. Le produit, la tôle d'acier plongée à chaud dans Al-Si, ayant une bonne aptitude à la mise en forme ainsi qu'une excellente résistance à la chaleur et à la corrosion, est largement utilisé pour diverses applications0 Avec une telle t81e d'acier plongée à chaud dans Al-Si, il reste encore un problème parce que, lorsqu'on la travaille à un taux élevé, la couche de revêtement ou les couches de Al-Si se fissurent souvent facilement, et des piqûres de rouille rouge apparaissent relativement précocément et se développent dans les zones du substrat d'acier où la couche ou les couches de revêtement se sont fissurées. Cela est partiellement dû au fait que la couche de rev8te- ment de A1-Si a une structure coulée d'un allongement insuffisant et partiellement parce que la couche intermédiaire continue, consistant essentiellement en composés intermétalliques de Al-Fe-Si, et ayant une épaisseur de l'ordre de 2,0 à 4,0 , se fissure souvent localement au moment du travail ou de l'usinage, conduisant à une concentration localisée d'effort interne dans la couche de revêtement0 On a maintenant trouvé qu'une t31e d'acier couverte d'alluminium perfectionnée pouvait être produite en transformant la structure de la couche de revêtement de Al-Si, ou des couches, en une structure recristallisée et en divisant la couche intermédiaire des composés intermétalliques de Al-Fe-Si, en sections0 Le terme "aptitude à la mise en forme" d'une tole acier couverte d'aluminium,signifie la capacité de la tôle à prendre des formes par travail mécanique comme la flexion, le travail à la presse ou l'étirage, sans que la couche ou les couches de revêtement ne se fissurent ou ne s'écaillent. La présente invention concerne une tôle d'acier couverte d'alluminium qui comprend (1) un substrat en acier contenant 0,002 à 0,02 en poids de N dissous et pas plus de en poids de C au total, N représentant le pourcentage du N dissous, et ayant une structure recristallisée; (2) une couche de.revêtement d'aluminium sur au moins une surface du substrat d'acier comprenant essentiellement Al et 1 à 150/o en poids de Si et ayant une structure recristallisée; et (3) une couche intermédiaire discontinue, à l'interface entre le substrat d'acier et la couche de revêtement d'aluminium et comprenant essentiellement les composés intermétalliques de Al-Fe-Si. La présente invention concerne de plus un procédé de production d'une tôle d'acier couverte d'aluminium comprenant les étapes de (a) laminer une tôle d'acier couverte d'aluminium, aui comprend un substrat d'acier contenant 0002 à0.02% en poids de N dissous et pas plus de en poids de C au total, où N représente le pourcentage pondéral du N dissous; une couche de revêtement en aluminium sur au moins une surface du substrat d'acier comprenant essentiellement Al et 1 à 15% en poids de Si; et une couche intermédiaire et continue à l'interface entre le substrat d'acier et la couche de revêtement d'aluminium. comprenant essentiellement des composés intermétalliques de Al-Fe-Si à un taux de laminage suffisant pour diviser la couche intermédiaire continue en sections; et (b) recuire la tôle d'acier enduite d'aluminium et laminée à une température suffisante pour la recristallisation du substrat d'acier mais insuffisante pour une diffusion mutuelle de Al-Fe entre le substrat d'acier et la couche de revêtement d'aluminium0 L'invention sera mieux comprise, et-d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaitront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels - les figures 1(a) et 1(b) sont des photographies montrant respectivement une coupe transversale longitudinale d'une tôle d'acier couverte d'aluminium selon l'art antérieur et d'un produit selon l'invention, à un grossissement de 400; - la-figure 2 est une vue en coupe transversale d'une t81e d'acier couverte d'aluminium et laminéesfaite dans la direction du laminage, pour illustrer les para- mètres P et Q utilisés ici pour représenter l'étendue de la division de la couche intermédiaire; et - la figure 3 est un graphique montrant les gammes des teneurs totales appropriées en carbone et en azote dissous dans l'acier dans la mise en pratique de l'invention En se référant maintenant à la figure 1(a), une t81e d'acierplongée à chaud dans l'aluminium,selon'l'art antérieur comprend un substrat d'acier 10 ayant une structure recristallisée, une couche de revêtement 12 de Al-Si d'une structure coulée qui est formée sur au moins une surface du substrat d'acier et une couche intermédiaire -et continue 14 entre le substrat d'acier et la couche de revêtement de A1-Si,Gcomprenant essentiellement des composés intermétalliques de Al-Fe-Si0 Au contraire, en se référant à la figure 1(b), une tôle d'acier couverte d'aluminimumselon l'invention comprend un substrat d'-acier 40 ayant une structure recristallisée , une couche de.revêtement 12 de Al-Si ayant une structure recristallisée sur au moins une surface du substrat d'acier et une couche intermédiaire discontinue et divisée 14 à l'interface entre le substrat d'acier et la couche de revêtement de Al-Si, et consistant essentiellement en composés intermétalliques de Al-Fe-SiO Du fait de la nature discontinue de la couche intermédiaire 14, le substrat d'acier 10 est directement en contact avec la couche de revêtement de Al-Si 12 en-certains emplacements, tandis qu'il y a des composés intermétalliques de Al-Fe-Si qui sont interposés entre le substrat d'acier et la couche de revêtement de Al-Si en d'autres lieux, On a trouvé que le silicium avait été sphéroldisé dans la couche de revêtement recristallisée de Al-Si et que la couche de revêtement recristallisée de Al-Si avait un allongement égal à peu pres au double de celui d'une couche de revêtement de la- même composition ayant une structure coulée0 Comme le démontreront les exemples qui suivent, le produit selon l'invention a une aptitude supérieure à la mise en forme par rapport à un produit selon l'art antérieur parce que le premier ne se fissure pas dans sa couche ou ses couches de revêtement, même s'il est travaillé de façon importante0 On pense que cela est partiellement dA au fait que le produit selon l'invention a une couche ou des couches de revêtement ayant un bon allongement comme on l'a mentionné ci-dessus, et partiellement parce que, grâce à la présence de la couche intermédiaire discontinue avantageusement subdivisée, l'effort se disperse quand le produit est travaillé, ce qui conduit à une réduction de la concentration localisée de l'effort interne0 En ce qui concerne la résistance à la corrosion des zones travaillées, le produit selon l'invention est extrêmement supérieur au produit selon l'art antérieur, car la couche de revêtement ou les couches du premier cas ne se fissurent pas dans les zones travaillées.De plus, on a trouvé, comme cela sera démontré par les exemples ci-après, que la résistance à la corrosion des zones plates (zones non travaillées) du produit selon l'invention était également bien supérieure à celle du produit selon l'art antérieur0 On pense que cela est dû au fait que des trous d'épingle qui existent à l'origine dans la couche de revêtement ou les couches d'une structure coulée, disparaissent dans l'étape de laminage et donc que la formation de piqûres de rouille rouge est contrôlée. I1 est préférable que la couche intermédiaire discontinue et subidvisée, en l'observant sur une coupe transversale longitudinale (c'est-à-dire une coupe transversale faite le long de la direction du laminage), comprenne des îlots distincts et successifs contenant essentiellement des composés intermétalliques de Al-Fe-Si, les ilots individuels ayant une dimension moyenne ne dépassant pas 10 > x~, la somme des espaces ou intervalles entre des ilotes adjacents étant de 10 à 50% de la longueur totale. La figure 2 montre une vue en coupe-transversale d'une tôle d'acier laminée enduite d'aluminium , faite dans la direction du laminageO Quand une tôle d'acier plongée à chaud dans l'aluminium ayant une couche intermédiaire continue t laminée en conditions avantageusement choisies, la couche intermédiaire 14 se divise en sections 14'. Comme le montre la figure 2, la couche intermédiaire ainsi divisée comprend des flots distincts et successifs 14', en observant en coupe transversale longitudinale0 Si les dimensions de n flots successifs sont p1 , p2, les espaces entre des îlots adjacents sont q1, q2 qn et L est la longueur totale des n îlots, la dimension moyenne P des îlots peut être exprimée par P1 + P2 + ....Pn ( ) p n le pourcentage Q de la somme des espaces entre dès îlots adjacents en se basant sur la longueur totale peut être exprimé par Q = q1 + q2 + ... qn x 100 (%) n L'étendue préférée de la division de la couche intermédiaire 14 est telle que P ne dépasse pas 10 /a~ avec Q de 10 à 50% Pour une telle observation, n doit être d'au moins 200 Si la valeur de P est sensiblement plus importante que 10 avec Q sensiblement plus faible que 10%, c'est-à-dire si les îlots individuels et successifs sont relativement grands avec des espaces relativement petits entre des Slots adjacents, la couche de revêtement peut se fissurer quand le produit est travaillé de façon importante, probablement du fait d'une concentration localisée de l'effort interne dans les zones de la couche de revêtement correspondant aux petits espaces de la couche intermédiaire divisée. Tandis qu'avec un laminage donnant une valeur de Q dépassant sensiblement 50%, la tôle laminée peut avoir de nombreuses microfissures dans son revêtement, qui ne disparaissent pas dans l'étape subséquente de recuit, ce qui conduit à une réduction de la résistance à la corrosion du produit final o On a trouvé que dans de nombreux cas, l'étendue préférée de la division de la couche intermédiaire pouvait être obtenue en laminant à raison de 30 à 70%. La tôle d'acier couverte d'aluminium selon l'invention peut avantageusement être préparée en laminant une tôle d'acier couverte d'aluminium comprenant un substrat d'acier, une couche de revêtement de Al-Si sur au moins une surface du substrat d'acier et une couche intermédiaire et continue de composés intermétalliques de Al-Fe-Si entre le substrat d'acier et la couche de revêtement de Al-Si, et en recuisant la tôle ainsi laminée0 La tôle d'acier couverte d'aluminium de départ est avantageusement préparée par une technique de plongée ou d'immersion à chaud0 Il faut cependant remarquer que quand une t81e d'acier plongée à chaud dans Al-Si, qui a été préparée à partir d'une bande d'acier non calmé typique à faible teneur en carbone, par exemple contenant 0,07% en poids de C, 0,21% en poids de Mn, une trace de Si, 0,007% en poids de P, 0,013% en poids de S et 0,0024% en poids de N, le restant étant Fe et des impuretés, est laminée à raison de 50% puis est recuite à une température de 48O0C, le substrat d'acier n'est pas recristallisé; au contraire, au cours du recuit, des composés intermétalliques binaires de Al-Fe comme A13Fe et A15Fe2 se forment et croissent grâce à la diffusion mutuelle de Al-Fe à l'interface entre le substrat d'acier et les couches de revêtement de Al-Si, et les surfaces du produit se décolorent en vert-foncéO Quand un- tel produit est travaillé mécaniquement, ses couches de revêtement s'écaillent facilement car les composés'intermétalliques binaires ci-dessus sont très cours etc cassants Par- ailleurs, il est nécessaire de recuire la tôle laminée à une tempéra ture de l'ordre de 5000C pour.recristalliser le substrat d'acier laminé, Par ailleurs, une telle température de début de recristallisation de l'ordre de 5000C est bien dans la gamme des températures où se forment les composés intermétalliques binaires de Al-FeO I1 est par conséquent imposible d'obtenir des produits satisfaisants en partant d'acier ayant la composition ci-dessus indiquée, par une combinaison des étapes d'immersion à chaud dans AI-Si, de laminage et de recuit. On a trouvé que si les teneurs totales en C et N dissous dans le substrat d'acier étaient appropriées, il y avait une certaine gamme de température où le substrat d'acier laminé pouvait être recristallisé sans formation des composés intermétalliques binaires de Al-Fe résultant de la diffusion mutuelle de Al-FeO On a trouvé que la teneur en N dissous dans le substrat d'acier devait être d'au moins 0,002% en poids afin d'éviter la formation non souhaitée des composés binaires intermétalliques de A1-Fe à des températures suffisantes-pour la recristallisation du substrat d'acier laminé, D'autant plus élevée est la teneur en N dissous, d'autant plus efficacement peut être contrôlée la formation des composés intermétalliques binaires de Al-FeO Cependant, un excès de N dissous rend la tôle d'acier trop dure, et par conséquent la teneur en N dissous dans l'acier ne doit pas dépasser 0,02% en poids0 Bien que le mécanisme par lequel N dissous dans l'acier sert à contrôler la formation des composés intermétalliques de Al-Fe ne 'soit pas encore exactement compris, on pense que N entre dans Fe de façon intersticielle augmentant ainsi l'énergie d'activation pour que Al se diffuse dans Fe, tendant à empêcher la formation des composës intermétalliques de Al-Fe. On a également trouvé qu'avec la même teneur en N dissous, d'autant plus faible est la teneur en C total d'autant plus forte est la température de formation des composés intermétalliques binaires de Al-Fe en général0 Bien que le mécanisme précis n'en soit pas encore exactement compris, on pense que C dans l'acier dépassant sa solubilité existe sous forme de F3C, qui donne à N une certaine solubilité, et ainsi sert à abaisser la teneur effective en N dissous0 La tôle d'acier couverte d'aluminium de départ appropriée à une utilisation dans la production des produits 'selon l'invention, contient ainsi, dans son substrat d'acier, 0,002 à 0,02% en poids de N dissous et, selon la teneur en N dissous, pas plus de en poids de C au total, où N représente le pourcentage pondéral de N dissous0 La figure 3 montre les gammes des teneurs appropriées en C total, en pourcentage pondéral, sur l'axe des ordonnées et en N dissous2 en pourcentage pondéral, sur l'axe des abscisses > dans les produits selon l'invention et dans les tôles d'acier couvertes d'aluminium de départ utilisables pour la production des produits selon l'invention0 A condition que la teneur en C total et en N dissous dans l'acier de la tôle d'acier couverte d'aluminium de départ se trouve dans la zone hachurée de la figure 3, il y a une certaine gamme de température où la tôle d'acier laminée peut être recristallisée sans formation des composés intermétalliques binaires de Al-FeO I1 est avantageux de choisir la teneur totale en C et en N dissous dans l'acier de façon que cette gamme de température soit large, En plus de C et N, l'acier peut contenir jusqu'à 0,03% en poids de Si, jusqu'à 0,4% en poids de Mn, jusqu'à 0,02% en poids de P, jusqu'à 0,02% en poids de S et jusqu'à 0,01% en poids de Al soluble dans l'acide On a pu confirmer qu'avec.Si, Mn, P, S et AI soluble dans l'acide dans les gammes prescrites, le comportement à la recristallisation de l'acier et l'effet de N et C-pour contrôler la formation des composés intermétalliques binaires de Al-Fe décrits ci-dessus étaient sensiblement inchangés, On a trouvé que la teneur en Si dans la couche couverte d'aluminium affectait de façon importante les résultats du laminage0 Une tôle d'acier couverte d'aluminium, préparée par immersion à chaud dans un bain d'immersion à chaud d'aluminium contenant Si en une quantité sensiblement inférieure à 1% en poids, et ayant ainsi des couches de revêtement de A1-Si dont la teneur en Si est sensiblement inférieure à 1% en poids, a une couche intermédiaire continue et épaisse de tordre de 15 à 20 /--r d'épaisseur et lors du laminage, quel que soit le taux de laminage, la couche intermédiaire et épaisse ne se subdivise pas avantageusement en sections, mais se fissure seulement ce qui permet aux couches de revêtement de s'écailler facilement. Cependant, une tôle d'acier couverte d'aluminium, préparée par immersion à chaud dans un bain d'immersion à chaud d 'aluminium contenant Si sensiblement en excès de 15% et ainsi, ayant des couches de revêtement de Al-Si dont la teneur en Si est sensiblement supérieure à 15%, contient des plaquettes dures et cassan-tes de Si dans ses couches de revêtement, et lors du laminage, même à un taux relativement faible, les couches de revêtement se fissurent fortement et s'écaillent localementO Pour ces raisons, la teneur en Si dans la couche de revêtement peut être contrôlée entre 1,0 et 15% en poids0 Dans la première étape du procédé selon l'invention, la tôle d'acier couverte d'aluminium de départ, qui comprend un substrat d'acier contenant 0,002 à 0,02% en poids de N dissous et pas plus de 5/3N - 1/300 % en poids de C au total, où N représente le pourcentage pondéral de N dissous; une couche de revêtement d'aluminium sur au moins une surface du substrat d'acier comprenant essentiellement AI et 1 à 15% en poids de Si; et une couche intermédiaire et continue entre le substrat d'acier et la couche de revêtement dSaluminium et comprenant essentiellement des -composés intermédiaires de Al-Fe-Si, est laminée de façon que la couche intermédiaire et continue se divise en sections0 De préférence, l'étape de laminage est effectuée à -un taux suffisant pour diviser la couche intermédiaire et continue en îlots distincts successifs en observant sur une coupe transversale faite le long de la direction du laminage, les îlots individuels ayant une dimension moyenne (P) ne dépassant pas 10 avec le pourcentage (Q) de la somme des espaces entre des îlots adjacents , basé sur la longueur totale, de 10 à 50%ou On a trouvé que dans de nombreux cas, l'étendue préférée de la division de la couche intermédiaire pouvait être obtenue en laminant à un taux de 30 à 70%o Quand le laminage est trop léger, la couche intermédiaire n'est pas avantageusement divisée en sections Tandis qu'avec un taux excessivement important de laminage, de nombreuses microfissures se forment dans la couche ou les couches de revêtement sans disparattre même avec un recuit subséquent0 A la seconde étape du procédé selon l'invention, la tôle laminée de la première étape est recuite à une température suffisante pour la recristallisation du substrat d'acier mais insuffisante.pour la diffusion-mutuelle de Al-Fe entre le substrat d'acier et la couche de revêtement d'aluminium0 Comme on l'a décrit ci-dessus, à condition que les teneurs en N dissous et C au total soient appropriées, la température de début de recristallisation du substrat d'acier laminé peut être plus faible que la température-à laquelle se forment les composés intermétalliques binaires de Al-Fe par diffusion-mutuelle, et ainsi, il y a une certaine gamme de température où le substrat d'acier peut être recristallisé sans souffrir d'une diffusion mutuelle de A1-FeO L'étape de recuit est effectuée à une température dans une telle gamme0 Par le recuit, le substrat d'acier et la-couche de revêtement ou les couches se recristallisent, Même dansun cas où la température de formation des composés binaires intermétalliques est bien au-dessus de 6000C, l'étape de recuit doit de préférence être effectuée à une température ne dépassant pas 6000C, Avec un recuit à une température sensiblement supérieure à 6000 C, la ou les couches de revêtement fondent fréquemmentO L'épaisseur (mm) de la tôle d'acier couverte d'aluminium de départ et l'accumulation du revêtement (g/m2) ne sont pas strictement critiques, En fait, les propriétés avantageuses du produit selon l'invention ne sont perdues en répétant les étapes de laminage et de recuit jusqu'à ce que l'épaisseur finale souhaitée soit atteinte, L'accumulation de revêtement de la tôle d'acier enduite d'aluminium de départ peut être déterminée selon l'accumulation souhaitée souhaitée de revêtement dans le produit final;; Comme on l'a décrit cigdessus et comme on le démontrera dans les exemples qui suivent, la tôle d'acier enduite d'aluminium selon l'invention présente une excellente aptitude à la mise en forme et une excellente résistance à la corrosion, en comparaison aux produits comparables pré-cédemment disponibles0 De plus, le produit selon l'invention présente l'avantage supplémentaire que, grâce à l'étape de laminage, il a une meilleure précision d'épaisseur que les produits selon l'art antérieur'0 La présente invention sera mieux décrite par les exemples qui suivent, Exemple 1 Des échantillons d'une bande d'acier non calmé d'une épaisseur de 0,8 mm, ayant diverses teneurs en C total et en N dissous indiquées au tableau 1, ont été plongés dans un bain chaud d'immersion d'aluminium contenant 10% en poids de Si pour préparer des tôles d'acier couvertes d'aluminiumss Chaque tôle a été laminée au taux indiqué, entre îp et 80%, et recuite pendant 10 heures à la température indiqué entre 480 et 5790C. Chaque échantillon ainsi obtenu a été examiné à la recherche de composés intermétalliques binaires de Al-Fe, et de la présence d'une recristallisation dans le substrat d'acier, Les résultats sont indiqués au tableau 1 où A indique que le substrat d'acier a été recristallisé sans formation d'aucun composé intermétallique binaire de A1-Fe;; B indique que, tandis que le substrat d'acier a été recristallisé, les surfaces de l'échantillon sont devenues gris-foncé du fait de la formation des composés intermétalliques binaires de Al-Fe; C indique que tandis que des composés intermétalliques binaires ne se sont pas formés, le substrat d'acier ne s'est pas recristallisé; et D indique que les composés intermétalliques binaires se sont formés sans aucune recristallisation du substrat d'acier0 Tableau 1 Recristallisation de l'acier et température de formation des composés intermétalliques de Al-Fe Contenu dans l'acier Taux Temp. de recuit % en poids de de ( 10 h ) lami C total N dissous nage 480 C 500 C 530 C 570 C (%) 1 10 C C D B 2 20 C C B B 3 0,005 0,0024 40 C A B B 4 60 C A B B 5 80 C A B B 6 10 C C C A 7 20 C C A A 8 0,004 0,0053 40 C A A A 9 60 C A A A 10 80 C A A A 11 10 C C C A 12 20 C A A A 13 0,004 0,0105 40 C A A A 14 60 C A A A 15 80 C A A A 16 10 C C A A 17 20 C A A A 18 0,005 0,0161 40 C A A A 19 60 C A A A 20 80 C A A A 21 10 D D B B 22 20 D B B B 23 0,022 0,0021 40 D B B B 24 60 D B B B 25 80 D B B B Tableau 1 (suite) Contenu dans l'acier Taux Temp. de recuit % en poids de de la- (10 h) minage C total N dissous (%) 480 C 500 C 530 C 570 C 26 10 C C A A 27 20 C A A A 28 0,019 0,0061 40 C A A A 29 60 C A A A 30 80 C A A A 31 10 C C A A 32 20 C A A A 33 0,020 0,0090 40 C A A A 34 60 C A A A 35 80 C A A A 36 10 C A A A 37 20 C A A A 38 0,021 0,0148 40 C A A A 39 60 C A A A 40 80 C A A A 41 10 D B B B 42 20 D B B B 43 0,048 0,0031 40 D B B B 44 60 D B B B 45 80 D B B B 46 10 C A A B 47 20 C A A B 48 0,044 0,0059 40 C A A B 49 60 C A A B 50 80 C A A B 51 10 C A A A 52 20 C A A A 53 0,042 0,0110 40 C A A A 54 60 C A A A 55 80 C A A A Tableau 1 (suite) Contenu dans l'acier Taux Temp. de recuit % en poids de de la- (10 h) N minage C total N dissous (%) 480 C 500 C 530 C 570 C 56 10 C A A A 57 20 C A A A 58 0,041 0,0187 40 C A A A 59 60 C A A A 60 80 C A A A 61 10 D B B B 62 20 D B B B 63 0,072 0,0025 40 D B B B 64 60 D B B B 65 80 D B B B 66 10 C A B B 67 20 C A B B 68 0,078 0,0051 40 C A B B 69 60 C A B B 70 80 C A B B 71 10 C A A B 72 20 C A A B 73 0,073 0,0112 40 C A A B 74 60 C A A B 75 80 C A A B 76 10 C A A A 77 20 C A A A 78 0,069 0,0165 40 C A A A 79 60 C A A A 80 80 C A A A 81 10 D B B B 82 20 D B B B 83 0,148 0,0032 40 D B B B 84 60 D B B B 85 80 D B B B Tableau 1 (suite) Contenu dans l'acier Taux Temp. de recuit NO % en poids de de la- (10 h) . - minage . . C total N dissous (%) 480 C 500 C 530 C 570 C 86 10 C B B B 87 20 C B B B 88 0,152 0,0052 40- C B B B 89 60 C B B B 90 80 C B B B 91 10 C B B B 92 2Q C B B B 93 0,160 0,0104 40 C B B B 94 60 C B B B 95 80 C B B B 96 10 C A A B 97 20 C A A B 98 0,157 0,0181 40 C A A B 99 60 C A A B 100 80 C A A B Par les résultats du tableau 1., on peut voir que la recristallisation du substrat d'acier dépend de la température du recuit et du taux de laminage, et a en général lieu, comme le montre le tableau 1, en A et B, à une température d'au moins 5000C avec certaines exceptions ) dans des cas de taux relativement faibles de laminage (N s 1, 2, 6, 7, 11, 16, 21, 26 et 30)o La température de début de recristallisation du revêtement d'aluminium est en général de l'ordre de 350 à 4009Co Le tableau 1 montre de plus que la formation des composés intermétalliques binaires de Al-Fe à partir de la diffusion mutuelle de A1-Fe à l'interface entre le substrat d'acier et la couche de revêtement de Al-Si dépend du N dissous et de la teneur totale en C dans l'acier ainsi que de la température de recuit; et que si la teneur en N dissous dans l'acier est suffisamment élevée, le substrat d'acier peut être recristallisé sans formation de composés intermétalliques binaires de Al-Fe, et qu'une faible teneur en C au total dans l'acier rend la température de la formation des composés binaires de Al-Fe élevée. Exemple 2 On a préparé des échantillons de bande d'acier non calmé d'une épaisseur de 1,2 mm contenant 0,045% en poids de C au total et 0,0115% en poids de N dissous. Chaque échantillon a été plongé dans un bain chaud d'immersion d'aluminium contenant une quantité variable de Si entre 0,4 et 16,3% en poids, pour produire une tôle d'acier immergée à chaud dans l'aluminium silicium. Chaque t81e a été laminée au taux indiqué entre 10 et 80%, et on a examiné l'état de son revêtement et des couches intermédiaires0 Les résultats sont indiqués au tableau 2o Tableau 2 Teneur en Si dans le revêtement et état du revêtement et des couches intermédiaires après laminage Teneur en Si Taux de Etat du revêtement et N dans le laminage | des couches intermedias revêtement | res après laminage en en poids) (%) 1 10 Fissures dans la couche intermédiaire et écaillement des couches de revêtement 2 20 ditto 3 0,4 40 ditto 4 60 ditto 5 80 ditto Tableau 2 (suite) Teneur en Si Taux de Etat du revêtement et des NO dans le laminage couches intermédiaires revêtement an en poids) (%) après laminage 6 10 Couche intermédiaire non divisée en sections 7 20 ditto 8 1,9 40 Bon 9 60 Bon 10 80 Nombreuses microfissures dans les couches de revêtement 11 10 Coucho intermédiaire non divisée en sections 12 20 ditto 13 8,3 40 Bon 14 60 Bon 15 80 Nombreuses microfissures dans les couches de revêtement 16 10 Couche intermédiaire non divisée en sections 17 20 ditto 18 14,2 40 Bon 19 60 Bon 20 80 Nombreuses microfissures dans les couches de revêtement 21 10 Couches de revêtement fortement fissurées et écaillement local 22 20 ditto 23 16,3 40 ditto 24 60 ditto 25 80 ditto Comme le montre le tableau 2, quand la t81e d'acier couverte d'aluminium ayant les couches de revêtement de Al-Si dont la teneur en Si est de 0,4% en poids, préparée par immersion à chaud dans un bain chaud d'immersion d'aluminium contenant 0,4% en poids de Si, est laminée, la couche intermédiaire se fissure s.ans être avantageusement divisée en sections, forçant ainsi les couches de revêtement à s'écailler facilement, quel que soit le taux de laminage (N s 1 à 5)o L'épaisseur de la couche intermédiaire avant laminage était de l'ordre de 17 à 18)( > Quand la tôle d'acier couverte d'aluminium préparée par immersion à chaud dans un bain chaud d'immersion d'aluminium contenant 16,3% en poids de Si, et ayant ainsi des couches de revêtement de Al-Si dont la teneur en Si est de 16,3%, est laminée, les couches de revêtement se fissurent fortement et s'écaillent localement (N s 21 à 25). La tôle d'acier immergée à chaud dans Al-Si contient des plaquettes dures et cassantes de Si dans ses couches de revêtement. Le tableau 2 montre de plus que dans les cas ou la teneur en Si dans les couches-de revêtement est de 1,9%, 8,3% ou 14,2%, on peut obtenir de bons résultats avec un taux modéré de laminage de 40 ou 60%, tandis qu'un faible taux de laminage comme 10 ou 20% ne divise pas avantageuse ment la couche intermédiaire en sections, et qu'un taux excessivement élevé de laminage comme 80% a pour résultat la formation de nombreuses microfissures dans les couches de revêtement (N s 6 à 20) Exemple 3 Des tôles d'acier immergées à chaud dans de ltaluminium-silicium, ayant une accumulation diverse de revêtement entre environ 45 et 200 g/m2, ont été préparées en plongeant des bandes d'acier non calmé, ayant diverses épaisseurs, entre environ 0,45--et 2,0 mm et contenant 0,043% en poids de C au total et0,085% en poids de N dissous, dans un bain chaud d'immersion dans l'aluminium contenant 10% en poids de Si. Chaque tôle d'acier immergée à chaud dans Al-Si a été laminée au taux indiqué entre environ 10 et 80%, et recuite à une température de 5300C pendant 10 heures0les épaisseurs de la bande d'acier non calmé de départ et de l'accumulation de revêtement de la tale d'acier immergée à chaud dans Al-Si étaient choisiesdans les gammes indiquées ci-dessus de façon que la tôle laminée ait une épaisseur de 0,4 mm et une accumulation de revêtement de 40 g/m2 par côté. De cette façon, on a préparé huit échantillons (Nos 1 à 8). On examiné , sur chaque échantillon, l'étendue de la division de la couche intermédiaire en observant sa section de structure faite dans la direction du laminage, et on a déterminé les valeurs de P et Q définies ci-dessusO Chaque échantillon a été soumis à l'essai de pliage serré prescrit dans la norme japonaise JIS Z 2248 (1975), c'est-à-dire le pliage le plus sévère avec un diamètre interne de zéro jusqu'à un angle de 1800. La surface externe de la zone courbée de l'échantillon a été examinée à la recherche de la présence de fissures dans la couche de revêtement. L'échantillon courbé de façon très serras a alors été soumis à un essai de jet de sel selon la norme japonaise JIS Z 2371 (1976) , et on a déterminé le temps. écoulé avant la présence de piqûres de rouille rouge, aussi bien sur les zones courbées que plates de l'échantillon. Les résultats sont indiqués au tableau 3 qui montre également les résultats des mêmes essais effectués sur un échantillon témoin (N 9), une tôle d'acier commercialisée-immergée à chaud dans Al-Si d'une' épaisseur de 0,4- mm et ayant une accumulation de revêtement de 40 g/m2 par côté ou face. Tableau 3 Formabilité et résistance à la corrosion Taux de Accumulation Etendue de la division Présence de Essai de jet laminage du revêtement de la couche intermé- fissures (jours avant présence N par côté diaire dans le de piqûres de rouille % revêtement rouge) (g/m2) Q P quand il est zone plate zone pliée fléchi de très près 1 10 40 3,5(%) 12,5 ( ) fortes 59 5 fissures 2 20 40 7,6 10,2 miorofissures 61 12 3 30 40 14,2 9,0 pas de 60 56 fisure 4 40 40 19,8 8,2 pas de 61 54 fissure 5 50 40 28,3 7,5 pas de 59 55 fissure 6 60 40 37,0 7,0 pas de 63 58 fissure 7 70 40 46,2 6,7 pas de 58 52 fissure 8 80 40 54,8 6,5 microfissures 6 6 9 0 40 0 - fortes 30 5 fissures Exemple 4 (1) Bandes d'acier En utilisant un acier fondu d'un convertisseur consistant essentiellement en 0,063% en poids de C au total, une trace de Si, 0,3a/o de Mn, 0,018% en poids de P, 0,011% en poids de S et 0,0018% en poids de N dissous, le restant étant Fe, on a préparé des lingots ayant diverses teneurs en N dissous en ajoutant diverses quantités appropriées de MnN dans un moule au moment du moulage des lingots, Les lingots ont alors été dégrossis, dépolis, laminés à chaud, décapés et laminés à froid de façon conventionnelle, puis recuits et décarburisés dans une atmosphère d'hydrogène humide à diverses étendues pour préparer ainsi les bandes d'acier NOs 1 à 8 indiquées au tableau 4 ci-après, ayant les diverses teneurs indiquées en C total et en N dissous et une épaisseur de 0,8 mm. Tableau 4 Bandes d'acier à immerger à chaud @@ Contenu dans l'acier NO ~C en poids de Remarques C total N dissous 1 0,005 0,0018 Témoin 2 0,006 0,0063 Adapté à la mise en pratique de l'invention 3 0,018 0,0084 Adapté à la mise en pratique de l'invention 4 0,045 0,0023 Utilisé jusqu'à maintenant 5 0,041 0,0107 Adapté à la mise en pratique de l'invention 6 0,058 0,0036 Utilisé jusqu'à maintenant 7 0,061 0,0071 Adapté à la mise en 8 0,054 0,0105 pratique de l'invention (2) Tôlesd'acier plongéesà chaud dans l'aluminium Chaque bande d'acier indiquée au tableau 4 d'une épaisseur de 0,7 mm a été dégraissée et décapée dtune façon conventionnelle, puis plongée pendant 5 secondes dans un bain chaud d'immersion de Al-9,5% Si, maintenu à 6700C pour produire une t81e d'acier immergée à chaud dans l'aluminium ayant une accumulation du revêtement de 80 g/m2 par face. Chaque tôle a été laminée à un taux de 50% puis recuite pendant 10 heures à 5300C pour donner un produit d'une épaisseur de 0,4 mm avec une accumulation du revêtement de 40 g/m2 par face (3) Essai de pliage serré Un échantillon prélevé de chaque produit a été soumis à l'essai de pliage serré -selon la norme japonaise JIS Z 2248 (1975), et la surface externe de la zone pliée a été examinée à la recherche de la présence de fissures dans la couche de revêtement. Le résultat était estimé selon la clé de létabnnp de formabilité ou aptitude à la mise en forme du tableau 5, et il est représenté au tableau 6. Tableau 5 Clé pour l'étalonnage de formabilité Etalonnage Etat a Couche de revêtement ne se fissure pas b Couche de revêtement se fissure légèrement c Couche de revêtement se fissure fortement (4) Essai de ået de sel Chaque échantillon plié très serré a été examiné pour sa résistance à la corrosion par le procédé de l'essai de jet de sel selon la norme japonaise JIS Z 2371 (1976), et on a déterminé le temps écoulé avant la présence de piqûres de rouille rouge, aussi bien pour les zones plates que courbées de façon serrée-, de l'échantillon Les résultats sont indiqués au tableau 6. Le tableau 6 montre de plus les résultats des mêmes essais effectués sur un échantillon (N 9) pris dans une tôle d'acier plongée à chaud dans Al-Si qui est disponible, d'une épaisseur de 0,4 mm avec une accumulation de revêtement de 40 g/m2 par face, l'acier consistant essentiellement en 0,045% en poids de C au total, unetrace de Si, 0,30% en poids de Mn, 0,018% en poids de P, 0,011% en poids de S et 0,002% en poids de N dissous, le restant étant FeO Tableau 6 Formabilité et résistance à la corrosion de tôles d'acier immergées à chaud dans Al-Si Essai de Essai de jet de sel Exemple Remarques pliure (jours avant présence de N serrée piqûres de rouille rouge) Zone plate Zone pliée 1 c 2 2 Témoin (manque de N dans l'acier), surfaces décolorées en gris foncé 2 a 63 59 Selon l'invention 3 a 60 59 Selon l'invention 4 c 3 2 Acier utilisé jusqu'à maintenant, surfaces décolorées en gris foncé 5 a 68 60 Selon l'invention 6 c 2 2 Acier utilisé jusqu'à maintenant, Surfaces décolorées en gris foncé 7 a 59 55 Selon l'invention 8 a 63 58 Selon l'invention 9 c 30 7 Tôle d'acier immergée à chaud dans Al-Si et commercialisée Exemples 5 T81e d'acier plongée à chaud dans Al-Si selon l'invention Une bande d'acier d'une épaisseur de 0,7 mm et contenant 0,015% en poids de C au total et 0,0085% en poids de N dissous, a été préparée comme on l'a décrit à l'exemple 4, (1) La bande a été dégraissée et décapée de façon conventionnelle, puis plongée pendant 5 secondes dans un bain de A1-4,8Xb Si maintenu à une température de 680 C pour produire une tôle d'acier trempée à chaud dans l'aluminium ayant une accumulation de revêtement de 80 g/m2 par face La tôle d'acier plongée à chaud dans l'aluminium a alors été laminée à un taux de 50% et recuite à 5500C pendant 10 heures pour donner un produit selon l'invention. Le produit (N 11) avait une épaisseur de 0,35 mm et une accumulation de revêtement de 40 g/m2 par face. Produits témoins Les produits témoins (N s 12 à 14) utilisés étaient des tôles d'acier immergées à chaud dans Al-Si .qui sont commercialisées, d'une épaisseur de 0,35 mm , ayant une accumulation de revêtement de 40 g/m2, 60 g/m2 et 80 g/m2 respectivement, l'acier des produits consistant essentiellement en 0,054% en poids de C au total, une trace de Si, 0,30% en poids de Mn, 0,013% en poids de P, 0,010% en poids de S et 0,0021% en poids de N dissous, le restant étant Fe. Des échantillons pris du produit selon l'invention et des produits témoirs ont été examinés pour l'aptitude à la mise en forme et la résistance à la corrosion à la façon décrite aux exemples 4, (5) et (4)l Les résultats sont indiqués au tableau 7. Tableau 7 Formabilité et résistance à la corrosion de tôles d'acier immergées à chaud dans Al-Si Accumula- Contenu dans Essai Essai de jet de tion du l'acier, % en de sel (jours avant N revêtement poids de pliure présence de par face serrée piqûres de C total N dissous @ @@@@@@ @@@ (g/m2) rouille rougi zone zone plate pliée Il 40 0,015 0,0083 a 62 57 12 40 0,054 0,0021 c 29 6 13 60 0,054 0,0021 b 55 15 14 80 0,054 0,0021 b 72 20 Exemple 6 Une bande d'acier d'une épaisseur de 0,7 mm et contenant 0,018% en poids de C au total et 0,064% en poids de N dissous, a été préparée comme on l'a décrit à l'exemple 4, (1)o La bande a été dégraissée et décapée d'une façon conventionnelle, puis plongée pendant 5 secondes dans un bain de Al-6,7% de Si maintenu à 6500C pour produire une tôle d'acier immergée à chaud dans l'aluminium ayant une accumulation de revêtement de 80 g/m2 par face, Des portions de la tôle d'acier immergée à chaud ont été laminées à divers taux de laminage indiqués au tableau 8, puis recuites à une température de 530 C pendant 10 heures ppur donner les huit produits indiqués au même tableau0 Sur des échantillons.pris de ces produits , l'essai décrit à l'exemple 4 , (3) et (4) a été mis en oeuvre, Les résultats sont indiqués au tableau 8o Tableau 8 Formabilité et résistance à la-corrosion.de tôles d'acier immergées à chaud dans Al-Si, recuites et laminées Taux Epais Accumula- Essai Essai de jet de sel N de la- seur tion du de (jours avant présence minage de la revête- pliure de piqûres de tole ment serrée rouille rouge) par (%) (mm) (g/m2) zone plate zone pliée 21 10 0,63 72 c 75 17 22 20 0,56 64 b 72 | 15 23 30 0,50 56 a 69 63 24 40 0,42 48 a 65 60 25 50 0,35 40 a 62 56 26 60 0,28 32 a 59 50 27 70 0,21 24 a 58 52 28 80 0,14 16 b 7 6 REVENDICATIONS 1- Tôle d'acier couverte d'aluminium, caractérisée en ce qu'elle comprend (1) un substrat d'acier contenant 0,002 à 0,020/o en poids de N dissous et pas plus de en poids de C au total, où N représente le pourcentage de N dissous, et ayant une structure recristallisée; (2) une couche de revêtement d'aluminium sur au moins une surface dudit substrat d'acier comprenant essentiellement Al et 1 à 15% en poids de Si et ayant une structure recristallisée , et (3) une couche intermédiaire et discontinue à l'interface entre le substrat d'acier et la couche de revêtement d'aluminium et comprenant essentiellement des composés intermétalliques de Al-Fe-Si. 20- Tôle selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' en observant sur une coupe transversale longitudinale, la couche intermédiaire discontinue comprend des îlots distincts et successifs contenant essentiellement des composés intermétalliques de Al-Fe-Si, les îlots individuels ayant une dimension moyenne ne dépassant pas 10 yu , la somme des espaces entre des îlots adjacents représentant 10 à 50go de la longueur totale 30- Procédé de production d'une tôle d'acier couverte d'aluminium, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de (a) laminer une tôle d'acier couverte d'aluminium, qui comprend un substrat d'acier contenant 0,002 à 0,02% en poids de N dissous et pas plus de en poids de C au total, N représentant le pourcentage pondéral de N dissous; -une couche de revêtement d'aluminium sur au moins une surface du substrat d'acier comprenant essentiellement Al et 1 à 15% en poids de Si et une couche intermédiaire et continue entre le substrat d'acier et la couche de revêtement d'aluminium et comprenant essentiellement des composés intermédiaires de Al-Fe-Si, à un taux de laminage suffisant pour provoquer une division de la couche intermédiaire et continue en sections, et (b) recuire la tôle d'acier couverte d'aluminium et laminée à une température suffisante pour la recristallisation du substrat d'acier mais insuffisante pour une diffusion mutuelle de Al-Fe entre le substrat d'acier et la couche de revêtement d'aluminium. 4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'étape de laminage est effectuée à un taux suffisant pour diviser la couche intermédiaire et continue en îlots successifs et distincts en observant sur une coupe transversale faite dans la direction du laminage, les îlots individuels ayant une dimension moyenne ne dépassant pas 10 6 , la somme des espaces entre des îlots adjacents étant de 10 à 50/o de la longueur totale0 50- Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que l'étape de laminage est effectu à un taux de 30 à 70% et l'étape de recuit est effectuée à une température de 500 à 6000C,