BE1007015A3

BE1007015A3 - Corde en acier et son traitement thermique.

Info

Publication number: BE1007015A3
Application number: BE9000930A
Authority: BE
Original assignee: Goodyear Tire & Rubber
Priority date: 1989-10-02
Filing date: 1990-10-01
Publication date: 1995-02-21
Also published as: DE4031119C2; CA2009366C; JPH03140438A; DE4031119A1; US4960473A; BR9004804A; CA2009366A1

Abstract

Des aciers qui conviennent particulièrement pour des filaments de renforcement destinés aux produits en caoutchouc tels que les pneus consistent essentiellement en (a) environ 96,5 à environ 99,05% en poids de fer, (b) environ 0,6 à environ 1,0% en poids de carbone, (c) environ 0,1 à environ 1,0% en poids de silicium, (d) environ 0,1 à environ 1,2% en poids de manganèse, (e) environ 0,1 à environ 0,8% en poids de chrome et éventuellement (f) environ 0,05 à environ 0,5% en poids de cobalt.

Description

Corde en acier allié et son traitement thermique.

Arrière-plan de l'invention.

Il est fréquemment souhaitable de renforcer les produits manufacturés en caoutchouc, par exemple les pneus, les courroies de transport, les courroies de transmission, les courroies de synchronisation, les tuyaux souples et les produits analogues, en y incorporant des éléments de renforcement en acier. Les pneus des véhicules sont souvent renforcés au moyen de cordes faites de filaments d’acier revêtus de laiton. Ces cordes pour pneus sont fréquemment faites d'acier à haute teneur en carbone ou d'acier à haute teneur en carbone revêtu d'une mince couche de laiton. Une telle corde de pneu peut être un monofilament, mais est normalement faite de plusieurs filaments rassemblés en torons. Le plus souvent, suivant la nature du pneu qu'il faut renforcer, les torons de filaments sont, de surcroît,, câblés pour former la corde.

Il est important que l'acier utilisé pour les filaments servant d'éléments de renforcement ait une haute résistance et une grande ductilité, outre une importante résistance à la fatigue. Toutefois, beaucoup d'alliages qui présentent cette délicate combinaison de propriétés requises, ne se prêtent pas au traitement dans un procédé industriel pratique. Plus spécifiquement, il est extrêmement difficile de patenter beaucoup de ces alliages qui ont, par ailleurs, des propriétés physiques extrêmement bonnes parce qu'ils ont une faible vitesse de transformation isotherme exigeant un long séjour dans la zone d'égalisation (zone de transformation). En d'autres termes, un long séjour dans la zone de transformation est nécessaire pendant le patentage pour modifier la microstructure de l'acier de l'état cubique à faces centrées à l'état cubique centré.

Dans les opérations industrielles, il est souhaitable que la transformation de la microstructure cubique à faces centrées en une microstructure cubique centrée se fasse aussi rapidement que possible pendant la phase de transformation du patentage. Pour une vitesse de production donnée, les équipements requis sont d'autant moins encombrants que la vitesse de transformation est plus élevée. En d'autres termes, s'il faut plus de temps pour que la transformation ait lieu, la longueur de la zone de transformation doit être augmentée pour maintenir la même vitesse de fabrication. De façon évidente, il est possible aussi de diminuer la vitesse de fabrication pour tenir compte de la faible vitesse de transformation en augmentant le temps de séjour dans la zone de transformation (zone d'égalisation). Pour ces raisons, il est fort apparent qu'il serait souhaitable de développer un acier allié ayant une grande vitesse de transformation isotherme lors du patentage et ayant aussi une haute résistance, une grande ductilité et une bonne tenue à la fatigue.

Le patentage est un traitement thermique appliqué au fil et au fil machine d'acier ayant une teneur en carbone de 0,25% ou davantage. L'acier typique pour le renforcement des pneus contient d'habitude environ 0,65 à 0,75% de carbone, 0,5 à 0,7% de manganèse et 0,15 à 0,3% de silicium, le reste étant évidemment du fer. Le but du patentage est d'obtenir une structure qui combine une haute résistance à la traction avec une grande ductilité et confère donc au fil l'aptitude à résister à une forte réduction de section pour arriver aux dimensions finies souhaitées en combinant une haute résistance à la traction avec une bonne ténacité.

Le patentage est normalement exécuté en marche continue et consiste typiquement à chauffer d'abord l'alliage jusqu'à une température de l'intervalle d'environ 850°C à environ 1150ec pour former de l'austénite, puis à le refroidir à une allure rapide jusqu'à une température plus basse à laquelle la transformation a lieu et modifie la microstructure de cubique à faces centrées en cubique centrée ayant les propriétés mécaniques souhaitées. Souvent, bien qu'il soit souhaité de former un allotrope unique, il se forme en fait un mélange d'allotropes comprenant plus d'une microstructure.

Apercu de 11 invention.

L'invention a pour objet des aciers alliés qui peuvent être étirés en filaments ayant une haute résistance à la traction, une grande ductilité et une remarquable résistance à la fatigue. Ces aciers alliés ont aussi une allure très rapide de transformation lors du patentage.

L'invention a plus spécifiquement pour objet un acier allié qui se prête particulièrement à la fabrication de fils de renforcement pour produits en caoutchouc et qui consiste essentiellement en (a) environ 96,5 à environ 99,05% en poids de fer, (b) environ 0,6 à environ 1,0% en poids de carbone, (c) environ 0,1 à environ 1,0% en poids de silicium, (d) environ 0,1 à environ 1,2% en poids de manganèse, (e) environ 0,1 à environ 0,8% en poids de chrome et (f) environ 0,05 à environ 0,5% en poids de cobalt.

L'invention a aussi pour objet un procédé de fabrication d'un filament d'acier présentant une combinaison remarquable de résistance et de ductilité, qui comprend les stades successifs (1) de chauffage d'un fil d'acier, à un premier stade de patentage, jusqu'à une température qui se situe dans l'intervalle d'environ 900eC à environ 1100°C pendant une durée d'au moins environ 5 secondes, le fil d'acier consistant essentiellement en (a) environ 95,0 à environ 99,1% en poids de fer, (b) environ 0,6 à environ 1% en poids de carbone, (c) environ 0,1 à environ 1,2% en poids de manganèse, (d) environ 0,1 à environ 2% en poids de silicium et (e) environ 0,1 à environ 0,8% en poids de chrome; (2) de refroidissement rapide du fil d'acier jusqu'à une température qui se situe dans l'intervalle d'environ 540°C à environ 620°C en une durée inférieure à environ 4 secondes; (3) de maintien du fil d'acier à une température de l'intervalle d'environ 540°C à environ 620°C pendant une durée suffisante pour que la microstructure de l'acier du fil se transforme en une microstructure essentiellement cubique centrée; (4) d'étirage à froid du fil d'acier jusqu'à une réduction de section suffisante pour réduire le diamètre du fil d'acier d'environ 40% à environ 80%; (5) de chauffage du fil d'acier à un second stade de patentage jusqu'à une température qui se situe dans l'intervalle d'environ 900°C à environ 1100°C pendant une durée d'au moins environ 1 seconde; (6) de refroidissement rapide du fil d'acier jusqu'à une température qui se situe dans l'intervalle d'environ 540°C à environ 620°C en une durée inférieure à environ 4 secondes; (7) de maintien du fil d'acier à une température de l'intervalle d'environ 540°C à environ 620°C pendant une durée suffisante pour que la microstructure de l'acier du fil se transforme en une microstructure essentiellement cubique centrée, et (8) d'étirage à froid du fil d'acier jusqu'à une réduction de section suffisante pour réduire le diamètre du fil d'acier d'environ 60% à environ 98% afin de produire le filament d'acier.

Description détaillée de l'invention.

Les aciers alliés de 1'invention présentent une haute résistance à la traction, une grande ductilité et une haute résistance à la fatigue. De plus, ils ont une vitesse de transformation isotherme extrêmement élevée. Par exemple, les aciers de l'invention peuvent être transformés de façon virtuellement complète d'une microstructure cubique à faces centrées en une microstructure cubique centrée lors d'un patentage en environ 20 secondes au maximum. Dans la plupart des cas, les aciers de l'invention peuvent être transformés de façon essentiellement complète en une structure cubique centrée en moins d'environ 10 secondes lors du patentage. Ceci est fort important parce qu'il est très difficile dans les opérations industrielles de disposer de plus d'environ 15 secondes pour que la transformation ait lieu. Il est hautement souhaitable que la transformation soit achevée en environ 10 secondes sinon moins. Les aciers qui exigent plus d'environ 20 secondes pour que la transformation ait lieu sont très incommodes à utiliser.

On a élaboré huit alliages manifestant une combinaison satisfaisante de propriétés. L'un de ces alliages s'est révélé avoir une combinaison de propriétés qui est excellente pour l'utilisation dans les filaments d'acier pour le renforcement du caoutchouc. Il consiste essentiellement en environ 95,5% en poids à environ 99,05% en poids de fer, environ 0,6% en poids à environ 1% en poids de carbone, environ 0,1% en poids à environ 1% en poids de silicium, environ 0,1% en poids à environ 1,2% en poids de manganèse, environ 0,1% en poids à environ 0,8% en poids de chrome et environ 0,05% en poids à environ 0,5% en poids de cobalt. Cet alliage contient de préférence environ 97,4% en poids à environ 98,5% en poids de fer, environ 0,7% en poids à environ 0,8% en poids de carbone, environ 0,1% en poids à environ 0,3% en poids de silicium, environ 0,4% en poids à environ 0,8% en poids de manganèse, environ 0,2% en poids à environ 0,5% en poids de chrome et environ 0,1% en poids à environ 0,2% en poids de cobalt.

Un alliage qui présente une très bonne combinaison de propriétés consiste essentiellement en environ 95,8% en poids à environ 99,3% en poids de fer, environ 0,4% en poids à environ 1% en poids de carbone, environ 0,1% en poids à environ 1% en poids de silicium, environ 0,1% en poids à environ 1,2% en poids de manganèse, environ 0,05% en poids à environ 0,5% en poids de.molybdène et en environ 0,05% en poids à environ 0,5% en poids de cobalt. Plus avantageusement, cet alliage contient essentiellement environ 97,6% en poids à environ 98,5% en poids de fer, environ 0,6% en poids à environ 0,7% en poids de carbone, environ 0,1% en poids à environ 0,3% en poids de silicium, environ 0,6% en poids à environ 1% en poids de manganèse, environ 0,1% en poids à environ 0,2% en poids de molybdène et environ 0,1% en poids à environ 0,2% en poids de cobalt.

Un autre alliage qui s'est révélé présenter une bonne combinaison de propriétés consiste essentiellement en environ 96% en poids à environ 99,1% en poids de fer, environ 0,6% en poids à environ 1% en poids de carbone, environ 0,1% en poids à environ 1,2% en poids de manganèse, environ 0,1% en poids à environ 1% en poids de silicium et environ 0,1% en poids à environ 0,8% en poids de chrome. Cet alliage contient de préférence environ 97,5% en poids à environ 98,5% en poids de fer, environ 0,8% en poids à environ 0,9% en poids de carbone, environ 0,2% en poids à environ 0,5% en poids de manganèse, environ 0,3% en poids à environ 0,7% en poids silicium et environ 0,2% en poids à environ 0,4% en poids de chrome.

Un autre alliage qui s'est révélé présenter une bonne combinaison de propriétés consiste essentiellement en environ 95,74% en poids à environ 99,09% en poids de fer, environ 0,6% en poids à environ 1% en poids de carbone, environ 0,1% en poids à environ 1% en poids de silicium, environ 0,1% en poids à environ 1,2% en poids de manganèse, environ 0,01% en poids à environ 0,06% en poids de niobium, environ 0,05% en poids à environ 0,5% en poids de molybdène et environ 0,05% en poids à environ 0,5% en poids de cobalt. Cet alliage contient de préférence essentiellement environ 97,66% en poids à environ 98,58% en poids de fer, environ 0,7% en poids à environ 0,8% en poids de carbone, environ 0,1% en poids à environ 0,3% en poids de silicium, environ 0,4% en poids à environ 0,8% en poids de manganèse, environ 0,02% en poids à environ 0,04% en poids de niobium, environ 0,1% en poids à environ 0,2% en poids de molybdène et environ 0,1% en poids à environ 0,2% de cobalt.

Un alliage qui présente une combinaison satisfaisante de propriétés consiste essentiellement en environ 96,3% en poids à environ 99,15% en poids de fer, environ 0,6% en poids à environ 1% en poids de carbone, environ 0,1% en poids à environ 1% en poids de silicium, environ 0,1% en poids à environ 1,2% en poids de manganèse et en environ 0,05% en poids à environ 0,5% en poids de vanadium. Cet alliage contient de préférence essentiellement environ 97,9% en poids à environ 98,7% en poids de fer, environ 0,7% en poids à environ 0,8% en poids de carbone, environ 0,1% en poids à environ 0,3% en poids de silicium, environ 0,4% en poids à environ 0,8% en poids de manganèse et environ 0,1% en poids à environ 0,2% en poids de vanadium.

Un autre alliage qui s'est révélé présenter une combinaison satisfaisante de propriétés consiste essentiellement en environ 95,4% en poids à environ 99,29% en poids de fer, environ 0,4% en poids à environ 1% en poids de carbone, environ 0,1% en poids à environ 1% en poids de silicium, environ 0,1% en poids à environ 1,2% en poids de manganèse, environ 0,1% en poids à environ 0,8% en poids de chrome et environ 0,01% en poids à environ 0,06% en poids de niobium. Cet alliage contient de préférence environ 97,66% en poids à environ 98,68% en poids de fer, environ 0,6% en poids à environ 0,7% en poids de carbone, environ 0,1% en poids à environ 0,3% en poids de silicium, environ 0,4% en poids à environ 0,8% en poids de manganèse, environ 0,2% en poids à environ 0,5% en poids de chrome et environ 0,02% en poids à environ 0,04% en poids de niobium.

Un autre alliage qui s'est révélé présenter une combinaison satisfaisante de propriétés consiste essentiellement en environ 94,94% en poids à environ 98,99% en poids de fer, environ 0,6% en poids à environ 1% en poids de carbone, environ 0,1% en poids à environ 1% en poids de silicium, environ 0,1% en poids à environ 1,2% en poids de manganèse, environ 0,1% en poids à environ 0,8% en poids de chrome, environ 0,05% en poids à environ 0,5% en poids de vanadium, environ 0,01% en poids à environ 0,06% en poids de niobium et environ 0,05% en poids à environ 0,5% en poids de cobalt. Cet alliage contient de préférence essentiellement environ 97,16% en poids à environ 98,38% en poids de fer, environ 0,7% en poids à environ 0,8% en poids de carbone, environ 0,1% en poids à environ 0,3% en poids de silicium, environ 0,4% en poids à environ 0,8% en poids de manganèse, environ 0,2% en poids à environ 0,5% en poids de chrome, environ 0,1% en poids à environ 0,2% en poids de vanadium, environ 0,02% en poids à environ 0,04% en poids de niobium et environ 0,1% en poids à environ 0,2% en poids de cobalt.

Un autre alliage qui s'est révélé présenter une combinaison satisfaisante de propriétés consiste essentiellement en environ 94% en poids à environ 99,29% en poids de fer, environ 0,4% en poids à environ 1% en poids de carbone, environ 0,1% en poids à environ 1% en poids de silicium, environ 0,1% en poids à environ 1,2% en poids de manganèse, environ 0,05% en poids à environ 0,5% en poids de vanadium, environ 0,05% en poids à environ 0,5% en poids de molybdène et environ 0,01% en poids à environ 0,06 en poids de niobium. Cet alliage contient de préférence essentiellement environ 97,76% en poids à environ 98,68% en poids de fer, environ 0,6% en poids à environ 0,7% en poids de carbone, environ 0,1% en poids à environ 0,3% en poids de silicium, environ 0,4% en poids à environ 0,8% en poids de manganèse, environ 0,1% en poids à environ 0,2% en poids de vanadium, environ 0,1% en poids à environ 0,2% en poids de molybdène et environ 0,02% en poids à environ 0,04% en poids de niobium.

Un autre alliage qui s'est révélé présenter une combinaison satisfaisante de propriétés consiste essentiellement en environ 95,74% en poids à environ 99,09% en poids de fer, environ 0,6% en poids à environ 1% en poids de carbone, environ 0,1% en poids à environ 1% en poids de silicium, environ 0,1% en poids à environ 1,2% en poids de manganèse, environ 0,01% en poids à environ 0,06% en poids de niobium, environ 0,05% en poids à environ 0,5% en poids de molybdène et environ 0,05% en poids à environ 0,5% en poids de cobalt. Cet alliage contient de préférence essentiellement environ 97,26% en poids à environ 98,38% en poids de fer, environ 0,7% en poids à environ 0,8% en poids de carbone, environ 0,3% en poids à environ 0,7% en poids de silicium, environ 0,4% en poids à environ 0,8% en poids de manganèse, environ 0,02% en poids à environ 0,04% en poids de niobium, environ 0,1% en poids à environ 0,2% en poids de molybdène et environ 0,1% en poids à environ 0,2% en poids de cobalt.

Des fils machine ayant un diamètre d'environ 5 mm à environ 6 mm qui sont formés des aciers alliés de la présente invention peuvent être façonnés en filaments d'acier qui peuvent être utilisés comme éléments de renforcement pour des produits en caoutchouc. Ces fils machine sont typiquement étirés à froid jusqu'à un diamètre de l'intervalle d'environ 2,8 mm à environ 3,5 mm. Par exemple, un fil machine ayant un diamètre d'environ 5,5 mm peut être étiré à froid en un fil ayant un diamètre d'environ 3,2 mm. Cet étirage à froid augmente la résistance et la dureté du métal.

Le fil étiré à froid est ensuite patenté par chauffage du fil à une température de l'intervalle d'environ 900°C à environ 1100°C pendant une durée d'au moins environ 5 secondes. Dans les cas où un chauffage par résistance électrique est exécuté, une durée de chauffage d'environ 5 secondes à environ 15 secondes est typique. Une durée de chauffage encore plus typique se situe dans l'intervalle d'environ 6 secondes à environ 10 secondes lorsqu'un chauffage par résistance électrique est effectué. Il est évidemment possible aussi de chauffer le fil dans un four à lit fluidisé. Dans de tels cas, le fil est chauffé dans un lit fluidisé de sable de fine granulométrie. Dans les techniques de chauffage en lit fluidisé, la durée de chauffage se situe généralement dans l'intervalle d'environ 10 secondes à environ 30 secondes. Une durée de chauffage plus typique dans un four à lit fluidisé se situe dans l'intervalle d'environ 15 secondes à environ 20 secondes.

11 est également possible de chauffer le fil pour le patentage dans un four à convection. Toutefois, dans le cas où un chauffage par convection est effectué, des durées de chauffage plus longues sont requises. Par exemple, il est typiquement nécessaire de chauffer le fil par convection pendant une durée d'au moins environ 40 secondes. Il est préféré que le fil soit chauffé par convection pendant une duree de l'intervalle d'environ 45 secondes à environ 2 minutes.

La durée exacte du chauffage n'est pas critique. Toutefois, il est important que la température soit entretenue pendant une durée suffisante pour austénitiser l'acier. Dans les opérations industrielles, des températures de l'intervalle d'environ 950°C à environ 1050°C sont'entretenues pour austénitiser l'acier du fil.

Au cours du patentage, après la formation de l'austénite, il est important de refroidir rapidement le fil d'acier jusqu'à une température située dans l'intervalle d'environ 540°c à environ 650°C en une durée inférieure à environ 4 secondes. il est souhaitable que ce refroidissement se fasse en une durée de 3 secondes sinon moins. Ce refroidissement rapide peut être effectué en immergeant le fil dans du plomb fondu qui est maintenu à une température de 580°C. De nombreuses autres techniques pour le refroidissement rapide du fil peuvent être appliquées aussi.

Après que le fil a été refroidi rapidement jusqu'à une température de l'intervalle d'environ 540eC à environ 620°C, il est nécessaire de maintenir le fil à une température de cet intervalle pendant une durée suffisante pour que la microstructure de l'acier du fil se transforme d'une microstructure cubique centrée d'austénite en une microstructure essentiellement cubique à faces centrées. Comme déjà indiqué, pour des raisons pratiques, il est fort important que cette transformation se fasse à peu près dans les 15 secondes et il est hautement préférable que la transformation se fasse dans les 10 secondes sinon moins.

Le patentage est considéré comme achevé après gue la transformation en une microstructure essentiellement cubique centrée a été achevée. Au terme du premier stade de patentage, le fil patenté est à nouveau étiré suivant une technique d'étirage à froid. A ce stade d'étirage, le diamètre du fil est réduit d'environ 40% à environ 80%. Il est préféré que le diamètre du fil soit réduit de 50% à 60% par l'étirage. Après que cet étirage a été achevé, le fil étiré a typiquement un diamètre d'environ 1 mm à environ 2 mm. Par exemple, un fil ayant à l'origine un diamètre de 3,2 mm peut être étiré jusqu'à un diamètre d'environ 1,4 mm.

fil étiré à froid est ensuite patenté au cours d'un second stade de patentage. Cette seconde opération de patentage est effectuée essentiellement suivant la même technique que celle appliquée au premier stade de patentage. Toutefois, du fait que le diamètre du fil est plus petit, il faut moins de temps pour austénitiser l'acier du fil. Par exemple, si un chauffage par résistance électrique est exécuté, le chauffage au second stade de patentage peut être effectué en à peine environ 1 seconde. Toutefois, il peut être nécessaire d'exposer le fil à un chauffage par résistance électrique pendant 2 secondes ou davantage pour que l'acier soit austénitisé comme il doit l'être. Au cas où un four à lit fluidisé est utilisé pour le chauffage, un temps de chauffage de 4 secondes à 12 secondes est typique. Dans les cas où un chauffage par convection est effectué, un temps de chauffage de l'intervalle d'environ 15 secondes à environ 60 secondes est typique.

Après que le fil a subi la seconde opération de patentage complète, il est à nouveau étiré à froid. Lors de cet étirage à froid, le diamètre du fil est réduit d'environ 60% à environ 98% pour donner les filaments d'acier conformes à l'invention. Il est plus typique que le diamètre du fil soit réduit d'environ 85% à environ 90%. Ainsi, les filaments conformes à 1'invention ont typiquement un diamètre de l'intervalle d'environ 0,15 mm à environ 0,38 mm. Des filaments ayant un diamètre d'environ 0,175 mm sont typiques.

Souvent, il peut être souhaitable de retordre deux ou plusieurs filaments en un câble à utiliser comme renforcement pour des produits en caoutchouc. Par exemple, il est typique de retordre deux de ces filaments en un câble pour l'utiliser dans des pneus de voitures particulières. De façon évidente, il est possible aussi de retordre un plus grand nombre des filaments en un câble pour une utilisation dans d'autres applications. Par exemple, il est typique de retordre environ 50 filaments en câbles qui sont finalement utilisés dans des pneus pour engins de terrassement. Souvent, il peut être souhaitable de recouvrir l'acier d'une couche de laiton. Une telle opération de revêtement d'éléments de renforcement en acier à l'aide d'un laiton ternaire est décrite dans le brevet USA n° 4 446 198.

La présente invention est décrite plus en détail dans les exemples suivants. Ceux-ci visent uniquement à illustrer et ne sont pas à considérer comme limitant le cadre de l'invention, ni la façon de la mettre en pratique. Sauf indication contraire, les parties et pourcentages sont toujours en poids.

EXEMPLES 1 A 9.-

Dans la présente expérience, on prépare neuf alliages, dont on détermine les temps de transformation isotherme par une épreuve de dilatométrie à la trempe. Les quantités approximatives des différents métaux de ces neuf alliages sont détaillées au tableau I. Les quantités au tableau I sont des pourcentages pondéraux.

TABLEAU I

Ex. Fe Ç Si Mn Çr V Nb Mo Co 1 98,15 0,65 0,20 0,80 --- o,10 0,10 2 98,05 0,75 0,20 0,60 0,30 --- o,10 3 98,10 0,80 0,50 0,30 0,30 4 98,22 0,75 0,20 0,60 - - 0,03 0,10 0,10 5 98,15 0,75 0,20 0,80 - 0,10 - - - 6 98,02 0,65 0,20 0,80 0,30 - 0,03 7 97,17 0,75 0,75 0,80 0,30 0,10 0,03 - 0,10 8 98,32 0,65 0,20 0,60 - 0,10 0,03 0,10 9 97,92 0,75 0,50 0,60 - - 0,03 0,10 0,10 L'épreuve dilatométrique simule le cycle de traitement thermique au cours d'une opération de patentage. Elle consiste en trois stades. Chacun des alliages est austénitisé à 980°C pendant 64 secondes. Après avoir été austénitisé, chacun des alliages est refroidi rapidement jusqu'à 550°C en 4 secondes. Des mesures sont effectuées pour déterminer combien de temps il faut pour que la microstructure de chacun des aciers commence à passer de la microstructure cubique à faces centrées à la microstructure cubique centrée (début). Cette détermination est effectuée en surveillant le dégagement de chaleur. Elle est également confirmée par une étude de la courbe de dilatation et des microstructures réelles des éprouvettes ainsi refroidies. Le temps nécessaire pour que la microstructure de l'alliage soit convertie en substance complètement en une microstructure cubique centrée est également mesuré (fin). Ces temps sont indiqués au tableau II pour chacun des alliages.

TABLEAU II

Vitesses de transformation Exemple Début (sec^ Fin (sec) 1 1 5 2 3 io 3 5 15 4 0 3,5 5 1 6 6 2 7 7 1 9 8 1 6,5 9 15

Comme on peut le voir, le temps de transformation total requis pour l'alliage de l'exemple 4 n'est que de 3,5 secondes. Tous les alliages, à l'exception de celui de l'exemple 3, ont des temps de transformation de 10 secondes sinon moins. L'alliage de l'exemple 3 a une vitesse de transformation relativement faible. Néanmoins, les propriétés physiques des filaments faits de l'alliage de l'exemple 3 sont exceptionnellement bonnes.

On façonne en filaments de 0,25 mm, des fils machine formés de chacun de ces neuf alliages. On effectue l'opération en étirant à froid des fils machine de 5,5 mm de chacun des alliages en fils de 3,2 mm. Ensuite, on patente les fils et on les étire à froid à nouveau jusqu'à un diamètre d'environ 1,4 mm. On patente à nouveau les fils au cours d'un second stade de patentage, après quoi on les étire une nouvelle fois à froid jusqu'au diamètre final de 0,25 mm des filaments. Ensuite, on détermine la résistance à la traction, le pourcentage d'allongement à la rupture et la striction à la rupture par épreuve des filaments. Ces paramètres physiques sont détaillés au tableau III.

TABLEAU III

Exemple Résistance Allongement Striction à la traction 1 2690 MPa 2,2% 47% 2 3110 MPa 2,4% 38% 3 3100 MPa - 52% 4 3038 MPa 2,3% 39% 5 3034 MPa 2,3% 41% 6 2610 MPa 2,1% 34% 7 2971 MPa 2,3% 45% 8 2670 MPa 2,2% 42% 9 3076 MPa 2,3% 41%

Comme on peut le voir, chacun des alliages présente une excellente combinaison de haute résistance à la traction et de grande ductilité. Ainsi qu'il est apparent, ces alliages peuvent aussi être patentés dans la pratique industrielle en raison de leur grande vitesse de transformation.

EXEMPLES DE COMPARAISON 10 A 30.-

Les neuf alliages de 1'invention offrent une combinaison inhabituelle de haute résistance à la traction, de grande ductilité et de grande vitesse de transformation. La présente série d'exemples de comparaison est donnée pour montrer que de nombreux alliages semblables ont des vitesses de transformation qui ne sont pas satisfaisantes. Au cours de cette expérience de comparaison, on élabore 21 alliages qu'on soumet à l'épreuve de dilatométrie à la trempe telle que décrite dans les exemples 1 à 9. Les quantités approximatives des différents métaux dans les 21 alliages essayés sont détaillées au tableau IV. Les quantités données au tableau IV sont des pourcentages pondéraux.

TABLEAU IV

Ex. Fe Ç Si Mn Çr VNbMoÇo 10 97,85 0,65 0,50 0,80 - 0,10 0,10 11 97,45 0,65 0,50 0,80 0,30 0,10 - 0,10 0,10 12 97,75 0,75 0,50 0,60 0,30 - 0,10 13 97,85 0,75 0,50 0,80 - 0,10 - 14 97,50 0,75 0,75 0,80 - 0,10 - 0,10 15 97,72 0,65 0,50 0,80 0,30 - 0,03 16 97,37 0,75 0,75 0,80 0,30 - 0,03 17 97,95 0,75 0,20 0,60 0,30 0,10 - 0,10 18 97,65 0,75 0,50 0,60 0,30 0,10 - 0,10 19 97,37 0,75 0,75 0,60 0,30 0,10 0,03 0,10 20 98,02 0,75 0,20 0,80 - 0,10 0,03 - 0,10 21 97,72 0,75 0,50 0,80 - 0,10 0,03 - 0,10 22 97,82 0,75 0,20 0,80 0,30 - 0,03 0,10 23 97,52 0,75 0,50 0,80 0,30 - 0,03 0,10 24 97,17 0,75 0,75 0,80 0,30 0,10 0,03 0,10 25 98,02 0,65 0,20 0,60 0,30 0,10 0,03 - 0,10 26 97,72 0,65 0,50 0,60 0,30 0,10 0,03 - 0,10 27 97,72 0,65 0,75 0,80 0,30 0,10 0,03 - 0,10 28 98,02 0,65 0,50 0,60 - 0,10 0,03 0,10 29 97,67 0,75 0,75 0,60 - 0,10 0,03 0,10 30 97,47 0,75 0,75 0,80 - - 0,03 0,10 0,10

Les vitesses de transformation pour chacun des 21 alliages sont données au tableau V.

TABLEAU V

Exemple Début (sec) Fin (sec^ 10 3 il

11 20 NF

12 3 il 13 2 14 14 19 49 15 14 21 16 8 45 17 13 35

18 25 NF

19 30 NF

20 1,9 14 21 1,5 il 22 25 48

23 35 NF

24 30 NF

25 2 20 26 6 31 27 15 45 28 3 lg 29 9 36 30 8 25 NF - non finie dans les 50 secondes à 550°C.

Comme on peut le voir, aucun des alliages de comparaison essayés n’achève la transformation (conversion en une microstructure essentiellement cubigue centrée) en moins de 10 secondes. Par conséquent, aucun des alliages de comparaison ne peut être patenté aisément à l’échelle industrielle. D'autre part, les alliages des exemples l, 4 et 9 achèvent la transformation en 5 secondes sinon moins.

Bien que divers modes et détails de réalisation aient été donnés pour illustrer l'invention, il est évident que celle-ci est susceptible de nombreuses variantes et modifications sans sortir de son cadre.

Claims

1. Procédé de fabrication de filaments d'acier présentant une combinaison remarquable de résistance et de ductilité, caractérisé en ce qu'il comprend les stades successifs (1) de chauffage d'un fil d'acier, à un premier stade de patentage, jusqu'à une température qui se situe dans l'intervalle d'environ 900°C à environ 1100°C pendant une durée d'au moins environ 5 secondes, (2) de refroidissement rapide du fil d'acier jusqu'à une température qui se situe dans l'intervalle d'environ 540°C à environ 620°C en une durée inférieure à environ 4 secondes; (3) de maintien du fil d'acier à une température de l'intervalle d'environ 540°C à environ 620°C pendant une durée suffisante pour que la microstructure de l'acier du fil se transforme en une microstructure essentiellement cubique centrée; (4) d'étirage à froid du fil d'acier jusqu'à un rapport d'étirage suffisant pour réduire le diamètre du fil d'acier d'environ 40% à environ 80%; (5) de chauffage du fil d'acier à un second stade de patentage jusqu'à une température qui se situe dans l'intervalle d'environ 900°C à environ 1100°C pendant une durée d'au moins environ 1 seconde; (6) de refroidissement rapide du fil d'acier jusqu'à une température qui se situe dans l'intervalle d'environ 540°C à environ 620°C en une durée inférieure à environ 4 secondes; (7) de maintien du fil d'acier à une température de l'intervalle d'environ 540°C à environ 620ÖC pendant une durée suffisante pour que la microstructure de l'acier du fil se transforme en une microstructure essentiellement cubique centrée, et (8) d'étirage à froid du fil d'acier jusqu'à un rapport d'étirage suffisant pour réduire le diamètre du fil d'acier d'environ 60% à environ 98% afin de produire le filament d'acier.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le fil d'acier consiste essentiellement en (a) environ 96 à environ 99,1% en poids de fer, (b) environ 0,6 à environ 1,0% en poids de carbone, (c) environ 0,1 à environ 1,2% en poids de manganèse, (d) environ 0,1 à environ 1% en poids de silicium et (e) environ 0,1 à environ 0,8% en poids de chrome.

3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le fil d'acier consiste essentiellement en (a) environ 97,5 à environ 98,5% en poids de fer, (b) environ 0,8 à environ 0,9% en poids de carbone, (c) environ 0,3 à environ 0,7% en poids de silicium, (d) environ 0,2 à environ 0,5% en poids de manganèse et (e) environ 0,2 à environ 0,4% en poids de chrome.

4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le fil d'acier consiste essentiellement en (a) environ 95,5 à environ 99,05% en poids de fer, (b) environ 0,6 à environ 1,0% en poids de carbone, (c) environ 0,1 à environ 1,2% en poids de manganèse, (d) environ 0,1 à environ 1% en poids de silicium, (e) environ 0,1 à environ 0,8% en poids de chrome et (f) environ 0,05 à environ 0,5% en poids de cobalt.

5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le fil d'acier consiste essentiellement en (a) environ 97,4 à environ 98,5% en poids de fer, (b) environ 0,7 à environ 0,8% en poids de carbone, (c) environ 0,4 à environ 0,8% en poids de manganèse, (d) environ 0,1 à environ 0,3% en poids de silicium, (e) environ 0,2 à environ 0,5% en poids de chrome et (f) environ 0,1 à environ 0,2% en poids de cobalt.

6. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le fil d'acier consiste essentiellement en (a) environ 95,8 à environ 99,3% en poids de fer, (b) environ 0,40 à environ 1,0% en poids de carbone, (c) environ 0,1 à environ 1,2% en poids de manganèse, (d) environ 0,1 à environ 1% en poids de silicium, (e) environ 0,05 à environ 0,5% en poids de cobalt et (f) environ 0,05 à environ 0,5% en poids de cobalt.

7. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le fil d'acier consiste essentiellement en (a) environ 97r6 à environ 98,5% en poids de fer, (b) environ 0,6 à environ 0,7% en poids de carbone, (c) environ 0,6 à environ 1,0% en poids de manganèse, (d) environ 0,1 à environ 0,3% en poids de silicium, (e) environ 0,1 à environ 0,2% en poids de molybdène et (f) environ 0,1 à environ 0,2% en poids de cobalt.

8. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le fil d'acier consiste essentiellement en (a) environ 95,2 à environ 99% en poids de fer, (b) environ 0,6 à environ 1% en poids de carbone, (c) environ 0,1 à environ 1,2% en poids de manganèse, (d) environ 0,1 à environ 1% en poids de silicium, (e) environ 0,1 à environ 0,6% en poids de niobium, (f) environ 0,05 à environ 0,5% en poids de molybdène et (g) environ 0,05 à environ 0,5% en poids de cobalt.

9. Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le fil d'acier consiste essentiellement en (a) environ 97,66 à environ 98,58% en poids de fer, (b) environ 0,7 à environ 0,8% en poids de carbone, (c) environ 0,4 à environ 0,8% en poids de manganèse, (d) environ 0,1 à environ 0,3% en poids de silicium, (e) environ 0,02 à environ 0,04% en poids de niobium, (f) environ 0,1 à environ 0,2% en poids de molybdène et (g) environ 0,1 à environ 0,2% en poids de cobalt.

10. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le fil d'acier consiste essentiellement en (a) environ 96,3 à environ 99,15% en poids de fer, (b) environ 0,6 à environ 1% en poids de carbone, (c) environ 0,1 à environ 1,2% en poids de manganèse, (d) environ 0,1 à environ 1% en poids de silicium et (e) environ 0,05 à environ 0,5% en poids de vanadium.

11. Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le fil d'acier consiste essentiellement en (a) environ 97,9 à environ 98,7% en poids de fer, (b) environ 0,7 à environ 0,8% en poids de carbone, (c) environ 0,4 à environ 0,8% en poids de manganèse, (d) environ 0,1 à environ 0,3% en poids de silicium et (e) environ 0,1 à environ 0,2% en poids de vanadium.

12. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le fil d'acier consiste essentiellement en (a) environ 95,4 à environ 99,29% en poids de fer, (b) environ 0,4 à environ 1% en poids de carbone, (c) environ 0,1 à environ 1,2% en poids de manganèse, (d) environ 0,1 à environ 1% en poids de silicium, (e) environ 0,1 à environ 0,8% en poids de chrome et (f) environ 0,01 à environ 0,6% en poids de niobium.

13. Procédé suivant la revendication 12, caractérisé en ce que le fil d'acier consiste essentiellement en (a) environ 97,66 à environ 98,68% en poids de fer, (b) environ 0,6 à environ 0,7% en poids de carbone, (c) environ 0,4 à environ 0,8% en poids de manganèse, (d) environ 0,1 à environ 0,3% en poids de silicium, (e) environ 0,2 à environ 0,5% en poids de chrome et (f) environ 0,02 à environ 0,04% en poids de niobium.

14. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le fil d'acier consiste essentiellement en (a) environ 94,94 à environ 98,99% en poids de fer, (b) environ 0,6 à environ 1% en poids de carbone, (c) environ 0,1 à environ 1,2% en poids de manganèse, (d) environ 0,1 à environ 1% en poids de silicium, (e) environ 0,1 à environ 0,8% en poids de chrome, (f) environ 0,05 à environ 0,5% en poids de cobalt (g) environ 0,05 à environ 0,5% en poids de vanadium et (h} environ 0,01 à environ 0,06% en poids de niobium.

15. Procédé suivant la revendication 14, caractérisé en ce que le fil d'acier consiste essentiellement en (a) environ 97,16 à environ 98,38% en poids de fer, (b) environ 0,7 à environ 0,8% en poids de carbone, (c) environ 0,4 à environ 0,8% en poids de manganèse, (d) environ 0,1 à environ 0,3% en poids de silicium, (e) environ 0,2 à environ 0,5% en poids de chrome, (f) environ 0,1 à environ 0,2% en poids de cobalt, (g) environ 0,1 à environ 0,2% en poids de vanadium et (h) environ 0,02 à environ 0,04% en poids de niobium.

16. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le fil d'acier consiste essentiellement en (a) environ 94 à environ 99,29% en poids de fer, (b) environ 0,4 à environ 1% en poids de carbone, (c) environ 0,1 à environ 1,2% en poids de manganèse, (d) environ 0,1 à environ 1% en poids de silicium, (e) environ 0,05 à environ 0,5% en poids de vanadium, (f) environ 0,05 à environ 0,5% en poids de molybdène et (g) environ 0,01 à environ 0,06% en poids de niobium.

17. Procédé suivant la revendication 16, caractérisé en ce que le fil d'acier consiste essentiellement en (a) environ 97,76 à environ 98,68% en poids de fer, (b) environ 0,6 à environ 0,7% en poids de carbone, (c) environ 0,4 à environ 0,8% en poids de manganèse, (d) environ 0,1 à environ 0,3% en poids de silicium, (e) environ 0,1 à environ 0,2% en poids de vanadium, (f) environ 0,1 à environ 0,2% en poids de molybdène et (g) environ 0,02 à environ 0,04% en poids de niobium.

18. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le fil d'acier consiste essentiellement en (a) environ 95,74 à environ 99,09% en poids de fer, (b) environ 0,6 à environ 1% en poids de carbone, (c) environ 0,1 à environ 1,2% en poids de manganèse, (d) environ 0,1 à environ 1% en poids de silicium, (e) environ 0,01 à environ 0,06% en poids de niobium, (f) environ 0,05 à environ 0,5% en poids de molybdène et (g) environ 0,05 à environ 0,5% en poids de cobalt.

19. Procédé suivant la revendication 18, caractérisé en ce que le fil d’acier consiste essentiellement en (a) environ 97,26 à environ 98,38% en poids de fer, (b) environ 0,7 à environ 0,8% en poids de carbone, (c) environ 0,4 à environ 0,8% en poids de manganèse, (d) environ 0,3 à environ 0,7% en poids de silicium, (e) environ 0,02 à environ 0,04% en poids de niobium, (f) environ 0,1 à environ 0,2% en poids de molybdène et (g) environ 0,1 à environ 0,2% en poids de cobalt.

20. Acier allié dont la composition le rend particulièrement propre à la fabrication de fil de renforcement pour des produits en caoutchouc, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement en (a) environ 95,5 à environ 99,05% en poids de fer, (b) environ 0,6 à environ 1,0% en poids de carbone, (c) environ 0,1 à environ 1% en poids de silicium, (d) environ 0,1 à environ 1,2% en poids de manganèse, (e) environ 0,1 à environ 0,8% en poids de chrome et (f) environ 0,05 à environ 0,5% en poids de cobalt.

21. Produit en caoutchouc, caractérisé en ce qu'il est renforcé à l'aide d'un filament d'acier obtenu par le procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 19.