CA2099872A1 - Fil metallique comportant un substrat en acier ayant une structure de type martensite revenue ecrouie, et un revetement - Google Patents
Fil metallique comportant un substrat en acier ayant une structure de type martensite revenue ecrouie, et un revetementInfo
- Publication number
- CA2099872A1 CA2099872A1 CA002099872A CA2099872A CA2099872A1 CA 2099872 A1 CA2099872 A1 CA 2099872A1 CA 002099872 A CA002099872 A CA 002099872A CA 2099872 A CA2099872 A CA 2099872A CA 2099872 A1 CA2099872 A1 CA 2099872A1
- Authority
- CA
- Canada
- Prior art keywords
- wire
- equal
- steel
- hardening
- martensite
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Abandoned
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 46
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 24
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims abstract description 12
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 6
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 18
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 13
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 claims description 12
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 8
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010951 brass Substances 0.000 claims description 7
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 7
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 3
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 claims 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims 1
- 239000010451 perlite Substances 0.000 abstract description 6
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 abstract description 6
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 2
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 description 2
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 description 2
- UDHXJZHVNHGCEC-UHFFFAOYSA-N Chlorophacinone Chemical compound C1=CC(Cl)=CC=C1C(C=1C=CC=CC=1)C(=O)C1C(=O)C2=CC=CC=C2C1=O UDHXJZHVNHGCEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000760 Hardened steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PDYXSJSAMVACOH-UHFFFAOYSA-N [Cu].[Zn].[Sn] Chemical compound [Cu].[Zn].[Sn] PDYXSJSAMVACOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KOMIMHZRQFFCOR-UHFFFAOYSA-N [Ni].[Cu].[Zn] Chemical compound [Ni].[Cu].[Zn] KOMIMHZRQFFCOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000015241 bacon Nutrition 0.000 description 1
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N copper zinc Chemical compound [Cu].[Zn] TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N iron;methane Chemical compound C.[Fe].[Fe].[Fe] KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 229910002058 ternary alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
- C21D9/525—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length for wire, for rods
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/06—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D07—ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
- D07B—ROPES OR CABLES IN GENERAL
- D07B1/00—Constructional features of ropes or cables
- D07B1/06—Ropes or cables built-up from metal wires, e.g. of section wires around a hemp core
- D07B1/0606—Reinforcing cords for rubber or plastic articles
- D07B1/066—Reinforcing cords for rubber or plastic articles the wires being made from special alloy or special steel composition
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/008—Martensite
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
- Metal Extraction Processes (AREA)
Abstract
2099872 9214811 PCTABS00130 Fil métallique avec un substrat et un revêtement. Le substrat est un acier dont la teneur en carbone est au moins égale à 0,05 % et au plus égale à 0,6 %, cet acier présentant une structure comportant plus de 90 % de martensite revenue écrouie. Le substrat est revêtu d'un alliage métallique autre que l'acier. Procédé pour obtenir ce fil. On écrouit un fil machine en acier comportant de 28 % à 96 % de ferrite proeutectoïde et de 72 % à 4 % de perlite. On effectue un traitement de trempe pour obtenir une structure comportant plus de 90 % de martensite. On effectue ensuite un dépôt de métaux, on chauffe le fil pour provoquer la formation d'un alliage et la formation d'une structure comportant plus de 90 % de martensite revenue. On refroidit le fil et on l'écrouit. Ce fil est utilisé par exemple pour renforcer des enveloppes de pneumatiques.
Description
WO 92/t.t81 t ~. L: ~% ~~ c~ a~ r;~ Pf_'T/FR92/0013a FIL METALLIøUE COMPORTANT UN SUBSTRAT EN AC¿ER AYANT
UNE STRUCTURE DE TYPE MARTENSITE REVENUE ECROUIE, ET UN
REVETEMENT
L'invention concerne les fils en acier et les procédés pour obtenir ces fils. Ces fils sont utilisés par exemple pour renforcer des articles en matières plastiques ou en caoutchouc, notamment des tuyaux, des courroies, des nappes, des enveloppes de pneumatiques.
Les fils de ce type couramment utilisés actuellement sont constitués d'acier contenant au moins 0,6 ~ de carbone, cet acier ayant une structure perlitique écrouie. La-résistance à
la rupture de ces fils est environ de 2800 MFa (mégapascals), leur diamètre varie en général de 0,15 à 0,35 mm, et leur allongement à la rupture est compris entre 0,4 et 2 g. Ces fils sont réalisés par tréfilage d'un fil de départ, dit "f.il machine", dont le diamètre est de l'ordre de 5 à 6 mm, la structure de ce fil machine étant une structure dure, constituée de perlite et de ferrite avec un fort taux de perlite qui est en général supérieur à 72 ~. Lors de la réalisation de ce fil, on interrompt au moins une fois l'opération de tréfilage pour effectuer un ou plusieurs traitements thermiques qui permettent de régénérer la structure initiale. Après le dernier traitement thermique, un dép6t d'alliage, par exemple de laiton, sur Ie fil est nécessaire pour que la dernière opération de tréfilage s'effectue correctement.
Ce procédé présente les inconvénients suivants .
- la matière première est coùteuse, car le taux de carbone est relativement élevé ;
- les paramètres ne peuvent pas ètre modifiës facilement, en w'0 92/ 14811 PCT/FR92/001 ".
;:, .,.:..,i ~T - 2 particulier le diamètre du fil machine et le diamëtre final sont maintenus dans des limites rigides, le procédé manquant donc de souplesse ;
- la grande dureté d~~ fil machine due à sa structure fortement perlitique rend le tréfilage difficile, avant le traitement thermique, de telle sorte que le taux de déformation ~ de ce tréfilage est nécessairement inférieur à 3 ; d'autre part les vitesses de ce tréfilage sont faibles et il peut y avoir des casses du fil lors de cette opération ;
- l'opération d'un dépôt d'alliage, par exemple de laiton, est une étape nécessaire au procédé et n'est pas intégrée à
l'étape de traitement thermique qui la précède.
D'autre part, les fils eux-mémes ont une résistance à la rupture et une ductilité à la rupture parfois insuffisante, et ils présentent un endommagement important par suite du tréfilage avant le traitement thermique, à cause de la granàe dureté du fil machine.
Le but de l'invention est de proposer un fil d'acier écroui et revêtu d'un alliage métallique, l'acier de ce fil ayant une structure non perlitique écrouie et présentant une résistance à la rupture et un allongement à Ia rupture au moins aussi élevés que les fils d'acier perlitiques écrouis connus, et un moindre endommagement par tréfilage que les fils connus.
Un autre but de l'invention est de proposer, pour réaliser ce fil, un procédé qui ne présente pas les inconvénients précités.
Le fil métallique conforme à l'invention, comportant un substrat et un revêtement, présente les caractéristiques , suivantes a) il comporte un substrat en acier ayant une teneur en ¿
/ ~i ~ :~ r' r 'U 92/14811 PCT/FR92/Oi1134 carbone au moins égale à 0,05 % et au plus égale à
0,6 % ;
b) cet acier prësente uns structure comportant plus àe 90 s de marter.site revenue écrouie ;
c) le substrat est revêtu d'un alliage mêtallique autre que l'acier ;
d) le diamètre du fil est au moins égal à 0,10 mm et au plus égal à 0,40 mm ;
e) la résistance à la rupture du fil est au moins égale à
2800 MPa ;
f) l'allongement à ia rupture du fil est au moins égal à
0,4 %.
Le procédé conforme à l'inventicn pour produire ce fil en aci_r revêtu est caractérisé par les points suivants .
a) on écrouit un fil machine en acier, cet acier ayant une teneur en carbone au moins égale à 0,05 % et au plus ëgale ~~
0,6 %, cet acier comportant de 28 % à 96 % de ferrite proeutectoïde et de 72 % à 4 % de perlite ; le taux de déformation e de cet écrouissage étant au moins égal à 3 ;
b) on arréte l'écrouissage et on effectue un traitement thermique de trempe sur le fil écroui, ce traitement consistant à chauffer le fil au-dessus du point de transformation AC3 pour lui donner une structure d'austénite homogène, puis à le refroidir rapidement au dessous du point de fin de transformation martensitique ,MF, la vitesse de ce refroidissement étant au moins égale à 150°C/seconde, de façon à obtenir une structure comportant plus de 90 % de martensite ;
c) on effectue ensuite sur le fil un dépôt d'au moins deux mëtaux susceptibles de former par diffusion un alliage, l'acier servant ainsi de substrat ;
d) on chauffe ensuite le fil à une température au moins égale à 0,3 TF et au plus égale à 0,5 TF, de façon à provoquer 1V0 92/4,4$1 C': '.;',~'~ J~° PCf/FR92/001:
w.
la formation, par diffusion, d'un alliage de ces métaux déposés, ainsi que la formation, pour l'acier, d'une structure comportant plus de 90 ~ de martensite revenue, Tt étar.~ la température de fusion de l'acier, exprimée e::
Kelv in ;
e) on refroidit ensuite le fil à une température inférieure à
0,3 TF ;
f) on effectue ensuite un écrouissage sur Ie fil, la température du fil lors de cet écrouissage étant inférieure à
0,3 TF, ~e taux de déformation e de cet écrouissage étant au moins égal à 1.
L'inventio~ concerne également les assemblages comportant a,.
moins un fil canfcrme à l'invention.
L'invention concerne également les articles renforcés au mois en partie par des fils ou des assemblages conformes aux définitions précédentes, de tels articles étant par exemples des tuyaux, des courroies, des nappes, des enveloppes de pneumatiques.
L'invention sera aisément comprise à l'aide des exemples de rêalisation qui suivent, et des figures toutes schématiques relatives à ces exemples.
Sur le dessin - la figure 1 représente la structure de l'acier d'un fil avant lés traitements thermiques, lors de la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention ;
- la figure 2 représente la structure de l'acier d'un fil après le traitement thermique de trempe, lors de la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention ;
- la figure 3 reprësente la structure de l'acier d'un fil ;l i5 fa p r VO 92/14811 M Z~ v :.~ r.~ ! (,, PCTlFR92/00134 laitonné, lors de la mise en oeuvre du procédé conforme à
l'invention ;
- la figure 4 représente la structure de l'acier d'un fil conforme à l'invention.
Dans ce qui suit, tous les pourcentages indiqués sont en poids et les mesures de résistance à la rupture et d'allongemen:.
à la rupture sont effectuées selon la méthode AFNOR NFA 03-151.
Par définition, le taux de déformation e d'un écrouissage est donné par la formule e = Ln S°, Ln étant le logarithme népérien, So étant la section initiale du fil avant cet écrouissage et Sf étant la section du fil après cet écrouissage.
Le but des exemples gui suivent est ds décrirs la préparation et les propriétés de trois fils conformes à l'invention.
On utilise dans ces exemples un fil machine non écroui de 5,5 mm de diamètre. Ce fil machine est constitué d'un acier dont les caractéristiques sont les suivantes - teneuren carbone 0,4 g ;
.
- teneuren manganse 0,5 % ;
.
- teneuren silicium 0,2 ~ ;
.
- teneuren phospore 0,015 % ;
.
- teneuren soufre . 0,02 ~ ;
- teneuren aluminium 0,015 % ;
.
- teneuren azote . 0,005 ;
- teneuren chrome . 0,05 ;
- teneuren nickel . 0,10 ;
- teneuren cuivre . 0,10 ~ ;
- teneuren molybdne 0,01 ~ ;
.
- teneuren ferrite proeutectode : 53 ~
;
- teneuren perlite ~ ;
: 47 température de fusion de l'acier, TF : 1795 K ;
ffO 92/14811 t'~'~ PCT/FR92/001' n n~i ; ~~ "~ ,,a - point de fin de transformation mar.tensitique NF : 150°C ;
- résistance à la rupture Rm : 700 MPa ;
- allongement à la rupture Ar: 17 On réalise avec ce fil machine trois fils conformes à
l'invention de la Bacon suivante .
Exemple 1 On décalamine le fil machine, on l'enduit d'un savon de tréfilage, par exemple du borax, et on tréfile à sec pour obtenir un fil àe à~.amétre 1,1 mm, ce qui correspond à un taux de déformation ~ légèrement supérieur à 3,2.
Le tréfilage est réalisé facilement gràce à la structure relativement àuctile du fil machine. A titre d'exemple, un acier à 0,7 ~ de carbone non écroui présente une résistance à la rupture Rm d'environ 900 MPa et un allongement à la rupture Ar de 8 ô environ, c'est-à-dire qu'il est nettement moins ductile A titre d'exemple, ce tréfilage est effectué à une température inférieure à 0,3 TF, dans un but de simplification, bien que cela ne soit pas indispensable, la température de tréfilage pouvant éventuellement égaler ou dépasser 0,3 TF.
La figure 1 représente la coupe d'une portion 1 de la structure du fil ainsi obtenue. Cette structure est constituée de blocs allongés 2 de cémentite et de blocs allongés 3 de ferrite, la plus grande dimension de ces blocs étant orientée dans la direction de tréfilage.
On effectue aîors sur le fil ainsi obtenu les traitements thermiques suivants . , YO 92/14811 .:.. L; {' ~'~ :~ ~,r ;~y HCT/FR92/0013-t _ 7 _ - on chauffe le fil par convection dans un four à mouffle pour le porter à 950°C, c'est-à-dire au dessus du point de transformation AC3, et on le maintient pendant 30 secondes à cette température de fa; on à obtenir une structure d'austénite homogène ;
- on refroidit ensuite le fil, dans un anneau gazeux, produis par une turbine, jusqu'à une température de 75°C, c'est-à-dire en dessous du point de fin de transformation martensitique MF (Martensite Finish) en moins de 3,5 secondes de façon à obtenir une structure comportant plus de 90 ô de martensite en lattes.
La figure. 2 représente une poupe d'une portion 4 de la structure ainsi obtènue, les lattes de martensite étant représentées par la référence S.
Le fil est ensuite dégraissé. Ensuite on le cuivre, puis on le recouvre de zinc par voie électrolytique à la température ambiante. On le traite ensuite thermiquement par effet joule à 540°C (813 K} pendant 2,5 secondes, puis on le refroidit à la température ambiante (environ 20°C, soit 293 K}.
Ce dernier traitement permet d'obtenir du laiton par diffusion du cuivre et du zinc, ainsi que, pour l'acier, une structure comportant plus de 90 ~ de martensite revenue. L'épaisseur de cette couche de laiton est faible (de l'ordre du micromètre) et elle est négligeable par rapport au diamètre du fil.
La figure 3 représente une coupe d'une portion 6 de la structure du fil ainsi obtenu. Cette structure comporte des prëcipités de carbures 7, répartis de façon pratiquement homogène dans une matrice 8 de type ferritique. Cette structure est obtenue grâce aux traitements thermiques ~1'O 92/ 14811 PCT/FR92/001?
g !? fy7 ~.' '"l ') $ -w Z~ v .' u.i 1 i r -précédents, et elle est conservée lors du refroidissement à
la température ambiante. Les précipitês 7 ont en général des àimensions au moins égales à 0,005 rem (micromètre) et au plus égales à 1 gym.
On réalise ensuite u:, tréfilage humide de ce fil de façon z obtenir un diamètre final de 0,2 mm, ce qui correspond pratiquement à E = 3,4. La température du fil, lors de ce tréfilage, est nécessairement inférieure à 0,3 TF.
L'épaisseur àe laiton du fil ainsi tréfilé est très faible, de l'ordre du dixième de micromètre.
La figure 4 représente une coupe longitudinale de la portion 9 d2 l'acier de ce fil conforme à l'invention ainsi obtenu.
Cette portion 9 présente une. structure de type martensite revenue écrouie constituée da carbures 20 àe forme allongée qui sont pratiquement parallèles entre eux et dont la plus grande dimension est orientée selon l'axe du fil, c'est-à-dire selon la direction de tréfilage schématisée par la flèche F à la figure 4. Ces carbures 10 sont disposés dans une matrice écrouie I1.
Ce fil conforme à l'_nvention a une résistance à la rueture d2 3000 MPa et un allongement à la rupture de 0,7 %.
Exemple 2 On décalamine le fil machine, on l'enduit d'une couche de savon de tréfilage, par exemple du borax, et on le tréfile à
sec pour obtenir un fil de diamètre 0,9 mm, ce qui corresponw à un taux de déformation e légèrement supérieur à 3,6. La structure obtenue est analogue à celle représentée à la figure 1. On effectue alors sur le fil ainsi obtenu les traitements thermiques suivants .
IV
'''U 92/14811 u ' '~ PCT/FR92/0013d g -On chauffe le fil par effet joule pour le porter à 1000°C, pendant 3 secondes, c'est-à-dire au dèssus du point de transformation AC3 de façon à obtenir une structure d'austénite homogène. On refroidit ensuite le fil dans un bain d'huile jusqu'à une température de 100°C, c'ést-à-dire en dessous du point de fin de transformation MF" en moins de 3 secondes de façon à obtenir une structure comportant plus de 90 $ de martensite en lattes, la structure du fil obtenu étant conforme à Ia figure 2.
Le fil est ensuite dégraissé. Ensuite on le cuivre, puis on le recouvre de zinc par voie électrolytique à la témpérature ambiante. On le traite ensuite thermiquement par effet joule à 540°C (813 K) pendant 2,5 secondes, puis on le refroidit à
la température ambiante, ces traitements étant identiques à
l'exemple 1.
La structure obtenue pour ce fil ainsi laitonné est analogue à celle représentée à la figure 3. On tréfile alors le fil par voie humide de façon à obtenir un diamètre final de 0,17 mm, ce qui correspond pratiquement à'E = 3,3. La température du fil lors de ce tréfilage est inférieure à 0,3 TF. L'acier du fil conforme à l'invention ainsi obtenu a une structure analogue à celle représentée à la figure 4.
Ce fil a une résistance à la rupture égale à 2850 MPa et un allongement à la rupture égal à 1 $.
Exemple 3 Un fil de diamètre 1,1 mm obtenu de la même façon que dans l'exemple 1 par tréfilage du fil machine est chauffé par effet joule à 1000°C, pendant 3 secondes, c'est-à-dixe au dessus du point de transformation AC3 de façon à obtenir une WO 92/1481 I r, ~.~ PCT/FR92/001.
,v !..
.°I ~ ~~':, - 10 ", structure d'austénite homogène.
On refroidit ensuite le fil, dans un anneau gazeux produit par une turbina, jusqu'à une température de 100°C, c'est-à-dire en dessous du point de fin de transformation Mr, en moins de 3 secondes, de façon à obtenir une structure comportant plus de 90 ~ de martensite en lattes.
Le fil est ensuite cuivré puis zingué par voie électrolytique, à la température ambiante puis traité
thermiquement par effet joule à 500°C (773 K) pendant seconde . On le refroidit ensuite à la température ambianté, le fil ainsi laitonné est alors tréfilé par voie humide à une température inférieure à 0,3 TF jusqu'au diamètre 0,17 mm, ce qui correspond pratiquement à e = 3,7.
Ce fil, conforme à l'invention a une résistance à la rupture égale à 3200 MPa et un allongement à la rupture égal à 0,6 ô.
Les structures intermédiaires et la structure finale sont analogues aux structures précédemment décrites.
L'invention présente les avantages suivants - on part d'un fil machine à faible taux de carbone, et donc d'un coût peu élevé
- on bénéficie d'une grande souplesse dans le choix des diamètres des fils, c'est ainsi par exemple qu'on peut utiliser des fils machines dont le diamètre est notablement supérieur à 6 mm, ce qui réduit encore les coûts, et on peut réaliser des fils très variés en diamètre ;
- le tréfilage avant les traitements thermiques est relativement aisé, de telle sorte que le taux de déformation e de ce tréfilage peut être supérieur à 3 ;
d'autre part, ce tréfilage peut être réalisë avec des , vitesses élevées ; enfin on rêduit la fréquence des casses ~n~
,'., ''VO 92/14811 PC'I'/FR92/Ol)13.t de fils et des changements de filières, ce qui réduit encore les coûts ;
- le traitement de diffusion pour obtenir l'alliage est ' effectué en même temps que le revenu du fil, ce qui évite une opération supplémentaire de diffusion et limite donc les coûts de fabrication tout en permettant un traitement global en ligne du fil, depuis le fil machine jusqu'au fil final ;
- le fil.obtenu présente une résistance à la rupture et un allongement à la rupture de valeurs au moins égales à
celles.des fils classiques, ce qui se traduit donc par une énergie de rupture au moins égale à celle des fils classiques ;
- le fil est moins endommagé lors du tréfilage avant traitement thermique ;
- le fil obtenu présente une meilleure résistance à la corrosion que les fils classiques par suite de sa faible teneur en carbone.
Lors du traitement de trempe effectué à partir de l'austénite homogène, depuis une température supérieure au point de transformation AC3 jusqu'à une température inférieure à MF, étant donné que la vitesse de refroidissement est au moins égale à 150°C, conformément à l'invention, moins de 10 ~ de l'austénite homogène se transforme avant d'atteindre la température correspondant au point du début de transformation martensitique (MS), de telle sorte que la structure, à la fin de cette trempe, comporte plus de 90 ~ de martensite, cette structure pouvant être constituée en totalité de~ martensite.
De préférence, la martensite obtenue après la trempe a une structure en lattes, comme décrit dans les exemples.
De préférence, l'acier du fil conforme à l'invention, et donc le fil machine de départ, a une teneur en carbone au moins égale à 0,2 ~ et au plus égale à 0,5 1i'0 92/ l4ft 1 I PCT/ FR92/00 I
., ~w. "i ;,, 12 -â, .n, .. ,, ''~ , G,~ '~ '' , De préférence, dans l'acier du fil conforme à l'invention et donc dans le fil machine de départ, on a les compositions suivantes . 0, 3 ~ = Mn = 0, 6 ~ ; 0, 1 ~ _< Si = 0, 3 ~ ;
° ~ 0, 02 ~ ; S ~ 0, 02 $ ; A1 <_ 0, 02 ~ ; N _< 0, 006 ~ .
Avantageusement dans l'acier du fil conforme à l'invention et donc dans le fil machine de départ, on a les compositions suivantes : Cr s 0,06 ~ ; Ni ~ 0,15 ô ; Cu <_ 0,15 $ ;
De préférence, dans le procédé conforme à l'invention, on a au moins une des caractéristiques suivantes - le fil machine de départ a une teneur en ferrite proeutectoïde au moins égale à 41 ~, et au plus égale à 78 ô et une teneur en perlite au moins êgale à 22 ~ et au plus égale à 59 ô ;
- le taux de déformation e lors de î'écrouissage avant les traitements thermiques est au moins égal à 3,2 et au plus égal à 6 ;
- le taux de déformation e lors de l'écrouissage final après les traitements thermiques est au moins égal à 3 et au plus égal à 5 ;
- le traitement thermique de trempe est effectué avec une vitesse de refroidissement au moins égale à 250°~/seconde.
L'écrouissage du fil dans les exemples précédents est réalisé
par tréfilage, mais d'autres techniques sont possibles, pas exemple un laminage, associé éventuellement à un tréfilage, pour au moins une des opérations d'écrouissage. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation précédemment décrits, c'est ainsi par exemple que l'invention s'applique aux cas où on réalise un alliage autre que le ~~' ~~ l1 t ~ i ~ m - ~
L~ ~,J
'O 92/14811 ''~ PCTIFR92/00134 laiton, avec deux métaux, ou plus de deux métaux, par exemple les alliages ternaires cuivre - zinc - nickel, cuivre - zinc - cohalt, cuivre - zinc - étain, l'essentiel étant que les métaux utilisés soient susceptibles de former un alliage, par diffusion, à une température au moins égale à 0,3 TF et au plus égale à 0,5 TF.
UNE STRUCTURE DE TYPE MARTENSITE REVENUE ECROUIE, ET UN
REVETEMENT
L'invention concerne les fils en acier et les procédés pour obtenir ces fils. Ces fils sont utilisés par exemple pour renforcer des articles en matières plastiques ou en caoutchouc, notamment des tuyaux, des courroies, des nappes, des enveloppes de pneumatiques.
Les fils de ce type couramment utilisés actuellement sont constitués d'acier contenant au moins 0,6 ~ de carbone, cet acier ayant une structure perlitique écrouie. La-résistance à
la rupture de ces fils est environ de 2800 MFa (mégapascals), leur diamètre varie en général de 0,15 à 0,35 mm, et leur allongement à la rupture est compris entre 0,4 et 2 g. Ces fils sont réalisés par tréfilage d'un fil de départ, dit "f.il machine", dont le diamètre est de l'ordre de 5 à 6 mm, la structure de ce fil machine étant une structure dure, constituée de perlite et de ferrite avec un fort taux de perlite qui est en général supérieur à 72 ~. Lors de la réalisation de ce fil, on interrompt au moins une fois l'opération de tréfilage pour effectuer un ou plusieurs traitements thermiques qui permettent de régénérer la structure initiale. Après le dernier traitement thermique, un dép6t d'alliage, par exemple de laiton, sur Ie fil est nécessaire pour que la dernière opération de tréfilage s'effectue correctement.
Ce procédé présente les inconvénients suivants .
- la matière première est coùteuse, car le taux de carbone est relativement élevé ;
- les paramètres ne peuvent pas ètre modifiës facilement, en w'0 92/ 14811 PCT/FR92/001 ".
;:, .,.:..,i ~T - 2 particulier le diamètre du fil machine et le diamëtre final sont maintenus dans des limites rigides, le procédé manquant donc de souplesse ;
- la grande dureté d~~ fil machine due à sa structure fortement perlitique rend le tréfilage difficile, avant le traitement thermique, de telle sorte que le taux de déformation ~ de ce tréfilage est nécessairement inférieur à 3 ; d'autre part les vitesses de ce tréfilage sont faibles et il peut y avoir des casses du fil lors de cette opération ;
- l'opération d'un dépôt d'alliage, par exemple de laiton, est une étape nécessaire au procédé et n'est pas intégrée à
l'étape de traitement thermique qui la précède.
D'autre part, les fils eux-mémes ont une résistance à la rupture et une ductilité à la rupture parfois insuffisante, et ils présentent un endommagement important par suite du tréfilage avant le traitement thermique, à cause de la granàe dureté du fil machine.
Le but de l'invention est de proposer un fil d'acier écroui et revêtu d'un alliage métallique, l'acier de ce fil ayant une structure non perlitique écrouie et présentant une résistance à la rupture et un allongement à Ia rupture au moins aussi élevés que les fils d'acier perlitiques écrouis connus, et un moindre endommagement par tréfilage que les fils connus.
Un autre but de l'invention est de proposer, pour réaliser ce fil, un procédé qui ne présente pas les inconvénients précités.
Le fil métallique conforme à l'invention, comportant un substrat et un revêtement, présente les caractéristiques , suivantes a) il comporte un substrat en acier ayant une teneur en ¿
/ ~i ~ :~ r' r 'U 92/14811 PCT/FR92/Oi1134 carbone au moins égale à 0,05 % et au plus égale à
0,6 % ;
b) cet acier prësente uns structure comportant plus àe 90 s de marter.site revenue écrouie ;
c) le substrat est revêtu d'un alliage mêtallique autre que l'acier ;
d) le diamètre du fil est au moins égal à 0,10 mm et au plus égal à 0,40 mm ;
e) la résistance à la rupture du fil est au moins égale à
2800 MPa ;
f) l'allongement à ia rupture du fil est au moins égal à
0,4 %.
Le procédé conforme à l'inventicn pour produire ce fil en aci_r revêtu est caractérisé par les points suivants .
a) on écrouit un fil machine en acier, cet acier ayant une teneur en carbone au moins égale à 0,05 % et au plus ëgale ~~
0,6 %, cet acier comportant de 28 % à 96 % de ferrite proeutectoïde et de 72 % à 4 % de perlite ; le taux de déformation e de cet écrouissage étant au moins égal à 3 ;
b) on arréte l'écrouissage et on effectue un traitement thermique de trempe sur le fil écroui, ce traitement consistant à chauffer le fil au-dessus du point de transformation AC3 pour lui donner une structure d'austénite homogène, puis à le refroidir rapidement au dessous du point de fin de transformation martensitique ,MF, la vitesse de ce refroidissement étant au moins égale à 150°C/seconde, de façon à obtenir une structure comportant plus de 90 % de martensite ;
c) on effectue ensuite sur le fil un dépôt d'au moins deux mëtaux susceptibles de former par diffusion un alliage, l'acier servant ainsi de substrat ;
d) on chauffe ensuite le fil à une température au moins égale à 0,3 TF et au plus égale à 0,5 TF, de façon à provoquer 1V0 92/4,4$1 C': '.;',~'~ J~° PCf/FR92/001:
w.
la formation, par diffusion, d'un alliage de ces métaux déposés, ainsi que la formation, pour l'acier, d'une structure comportant plus de 90 ~ de martensite revenue, Tt étar.~ la température de fusion de l'acier, exprimée e::
Kelv in ;
e) on refroidit ensuite le fil à une température inférieure à
0,3 TF ;
f) on effectue ensuite un écrouissage sur Ie fil, la température du fil lors de cet écrouissage étant inférieure à
0,3 TF, ~e taux de déformation e de cet écrouissage étant au moins égal à 1.
L'inventio~ concerne également les assemblages comportant a,.
moins un fil canfcrme à l'invention.
L'invention concerne également les articles renforcés au mois en partie par des fils ou des assemblages conformes aux définitions précédentes, de tels articles étant par exemples des tuyaux, des courroies, des nappes, des enveloppes de pneumatiques.
L'invention sera aisément comprise à l'aide des exemples de rêalisation qui suivent, et des figures toutes schématiques relatives à ces exemples.
Sur le dessin - la figure 1 représente la structure de l'acier d'un fil avant lés traitements thermiques, lors de la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention ;
- la figure 2 représente la structure de l'acier d'un fil après le traitement thermique de trempe, lors de la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention ;
- la figure 3 reprësente la structure de l'acier d'un fil ;l i5 fa p r VO 92/14811 M Z~ v :.~ r.~ ! (,, PCTlFR92/00134 laitonné, lors de la mise en oeuvre du procédé conforme à
l'invention ;
- la figure 4 représente la structure de l'acier d'un fil conforme à l'invention.
Dans ce qui suit, tous les pourcentages indiqués sont en poids et les mesures de résistance à la rupture et d'allongemen:.
à la rupture sont effectuées selon la méthode AFNOR NFA 03-151.
Par définition, le taux de déformation e d'un écrouissage est donné par la formule e = Ln S°, Ln étant le logarithme népérien, So étant la section initiale du fil avant cet écrouissage et Sf étant la section du fil après cet écrouissage.
Le but des exemples gui suivent est ds décrirs la préparation et les propriétés de trois fils conformes à l'invention.
On utilise dans ces exemples un fil machine non écroui de 5,5 mm de diamètre. Ce fil machine est constitué d'un acier dont les caractéristiques sont les suivantes - teneuren carbone 0,4 g ;
.
- teneuren manganse 0,5 % ;
.
- teneuren silicium 0,2 ~ ;
.
- teneuren phospore 0,015 % ;
.
- teneuren soufre . 0,02 ~ ;
- teneuren aluminium 0,015 % ;
.
- teneuren azote . 0,005 ;
- teneuren chrome . 0,05 ;
- teneuren nickel . 0,10 ;
- teneuren cuivre . 0,10 ~ ;
- teneuren molybdne 0,01 ~ ;
.
- teneuren ferrite proeutectode : 53 ~
;
- teneuren perlite ~ ;
: 47 température de fusion de l'acier, TF : 1795 K ;
ffO 92/14811 t'~'~ PCT/FR92/001' n n~i ; ~~ "~ ,,a - point de fin de transformation mar.tensitique NF : 150°C ;
- résistance à la rupture Rm : 700 MPa ;
- allongement à la rupture Ar: 17 On réalise avec ce fil machine trois fils conformes à
l'invention de la Bacon suivante .
Exemple 1 On décalamine le fil machine, on l'enduit d'un savon de tréfilage, par exemple du borax, et on tréfile à sec pour obtenir un fil àe à~.amétre 1,1 mm, ce qui correspond à un taux de déformation ~ légèrement supérieur à 3,2.
Le tréfilage est réalisé facilement gràce à la structure relativement àuctile du fil machine. A titre d'exemple, un acier à 0,7 ~ de carbone non écroui présente une résistance à la rupture Rm d'environ 900 MPa et un allongement à la rupture Ar de 8 ô environ, c'est-à-dire qu'il est nettement moins ductile A titre d'exemple, ce tréfilage est effectué à une température inférieure à 0,3 TF, dans un but de simplification, bien que cela ne soit pas indispensable, la température de tréfilage pouvant éventuellement égaler ou dépasser 0,3 TF.
La figure 1 représente la coupe d'une portion 1 de la structure du fil ainsi obtenue. Cette structure est constituée de blocs allongés 2 de cémentite et de blocs allongés 3 de ferrite, la plus grande dimension de ces blocs étant orientée dans la direction de tréfilage.
On effectue aîors sur le fil ainsi obtenu les traitements thermiques suivants . , YO 92/14811 .:.. L; {' ~'~ :~ ~,r ;~y HCT/FR92/0013-t _ 7 _ - on chauffe le fil par convection dans un four à mouffle pour le porter à 950°C, c'est-à-dire au dessus du point de transformation AC3, et on le maintient pendant 30 secondes à cette température de fa; on à obtenir une structure d'austénite homogène ;
- on refroidit ensuite le fil, dans un anneau gazeux, produis par une turbine, jusqu'à une température de 75°C, c'est-à-dire en dessous du point de fin de transformation martensitique MF (Martensite Finish) en moins de 3,5 secondes de façon à obtenir une structure comportant plus de 90 ô de martensite en lattes.
La figure. 2 représente une poupe d'une portion 4 de la structure ainsi obtènue, les lattes de martensite étant représentées par la référence S.
Le fil est ensuite dégraissé. Ensuite on le cuivre, puis on le recouvre de zinc par voie électrolytique à la température ambiante. On le traite ensuite thermiquement par effet joule à 540°C (813 K} pendant 2,5 secondes, puis on le refroidit à la température ambiante (environ 20°C, soit 293 K}.
Ce dernier traitement permet d'obtenir du laiton par diffusion du cuivre et du zinc, ainsi que, pour l'acier, une structure comportant plus de 90 ~ de martensite revenue. L'épaisseur de cette couche de laiton est faible (de l'ordre du micromètre) et elle est négligeable par rapport au diamètre du fil.
La figure 3 représente une coupe d'une portion 6 de la structure du fil ainsi obtenu. Cette structure comporte des prëcipités de carbures 7, répartis de façon pratiquement homogène dans une matrice 8 de type ferritique. Cette structure est obtenue grâce aux traitements thermiques ~1'O 92/ 14811 PCT/FR92/001?
g !? fy7 ~.' '"l ') $ -w Z~ v .' u.i 1 i r -précédents, et elle est conservée lors du refroidissement à
la température ambiante. Les précipitês 7 ont en général des àimensions au moins égales à 0,005 rem (micromètre) et au plus égales à 1 gym.
On réalise ensuite u:, tréfilage humide de ce fil de façon z obtenir un diamètre final de 0,2 mm, ce qui correspond pratiquement à E = 3,4. La température du fil, lors de ce tréfilage, est nécessairement inférieure à 0,3 TF.
L'épaisseur àe laiton du fil ainsi tréfilé est très faible, de l'ordre du dixième de micromètre.
La figure 4 représente une coupe longitudinale de la portion 9 d2 l'acier de ce fil conforme à l'invention ainsi obtenu.
Cette portion 9 présente une. structure de type martensite revenue écrouie constituée da carbures 20 àe forme allongée qui sont pratiquement parallèles entre eux et dont la plus grande dimension est orientée selon l'axe du fil, c'est-à-dire selon la direction de tréfilage schématisée par la flèche F à la figure 4. Ces carbures 10 sont disposés dans une matrice écrouie I1.
Ce fil conforme à l'_nvention a une résistance à la rueture d2 3000 MPa et un allongement à la rupture de 0,7 %.
Exemple 2 On décalamine le fil machine, on l'enduit d'une couche de savon de tréfilage, par exemple du borax, et on le tréfile à
sec pour obtenir un fil de diamètre 0,9 mm, ce qui corresponw à un taux de déformation e légèrement supérieur à 3,6. La structure obtenue est analogue à celle représentée à la figure 1. On effectue alors sur le fil ainsi obtenu les traitements thermiques suivants .
IV
'''U 92/14811 u ' '~ PCT/FR92/0013d g -On chauffe le fil par effet joule pour le porter à 1000°C, pendant 3 secondes, c'est-à-dire au dèssus du point de transformation AC3 de façon à obtenir une structure d'austénite homogène. On refroidit ensuite le fil dans un bain d'huile jusqu'à une température de 100°C, c'ést-à-dire en dessous du point de fin de transformation MF" en moins de 3 secondes de façon à obtenir une structure comportant plus de 90 $ de martensite en lattes, la structure du fil obtenu étant conforme à Ia figure 2.
Le fil est ensuite dégraissé. Ensuite on le cuivre, puis on le recouvre de zinc par voie électrolytique à la témpérature ambiante. On le traite ensuite thermiquement par effet joule à 540°C (813 K) pendant 2,5 secondes, puis on le refroidit à
la température ambiante, ces traitements étant identiques à
l'exemple 1.
La structure obtenue pour ce fil ainsi laitonné est analogue à celle représentée à la figure 3. On tréfile alors le fil par voie humide de façon à obtenir un diamètre final de 0,17 mm, ce qui correspond pratiquement à'E = 3,3. La température du fil lors de ce tréfilage est inférieure à 0,3 TF. L'acier du fil conforme à l'invention ainsi obtenu a une structure analogue à celle représentée à la figure 4.
Ce fil a une résistance à la rupture égale à 2850 MPa et un allongement à la rupture égal à 1 $.
Exemple 3 Un fil de diamètre 1,1 mm obtenu de la même façon que dans l'exemple 1 par tréfilage du fil machine est chauffé par effet joule à 1000°C, pendant 3 secondes, c'est-à-dixe au dessus du point de transformation AC3 de façon à obtenir une WO 92/1481 I r, ~.~ PCT/FR92/001.
,v !..
.°I ~ ~~':, - 10 ", structure d'austénite homogène.
On refroidit ensuite le fil, dans un anneau gazeux produit par une turbina, jusqu'à une température de 100°C, c'est-à-dire en dessous du point de fin de transformation Mr, en moins de 3 secondes, de façon à obtenir une structure comportant plus de 90 ~ de martensite en lattes.
Le fil est ensuite cuivré puis zingué par voie électrolytique, à la température ambiante puis traité
thermiquement par effet joule à 500°C (773 K) pendant seconde . On le refroidit ensuite à la température ambianté, le fil ainsi laitonné est alors tréfilé par voie humide à une température inférieure à 0,3 TF jusqu'au diamètre 0,17 mm, ce qui correspond pratiquement à e = 3,7.
Ce fil, conforme à l'invention a une résistance à la rupture égale à 3200 MPa et un allongement à la rupture égal à 0,6 ô.
Les structures intermédiaires et la structure finale sont analogues aux structures précédemment décrites.
L'invention présente les avantages suivants - on part d'un fil machine à faible taux de carbone, et donc d'un coût peu élevé
- on bénéficie d'une grande souplesse dans le choix des diamètres des fils, c'est ainsi par exemple qu'on peut utiliser des fils machines dont le diamètre est notablement supérieur à 6 mm, ce qui réduit encore les coûts, et on peut réaliser des fils très variés en diamètre ;
- le tréfilage avant les traitements thermiques est relativement aisé, de telle sorte que le taux de déformation e de ce tréfilage peut être supérieur à 3 ;
d'autre part, ce tréfilage peut être réalisë avec des , vitesses élevées ; enfin on rêduit la fréquence des casses ~n~
,'., ''VO 92/14811 PC'I'/FR92/Ol)13.t de fils et des changements de filières, ce qui réduit encore les coûts ;
- le traitement de diffusion pour obtenir l'alliage est ' effectué en même temps que le revenu du fil, ce qui évite une opération supplémentaire de diffusion et limite donc les coûts de fabrication tout en permettant un traitement global en ligne du fil, depuis le fil machine jusqu'au fil final ;
- le fil.obtenu présente une résistance à la rupture et un allongement à la rupture de valeurs au moins égales à
celles.des fils classiques, ce qui se traduit donc par une énergie de rupture au moins égale à celle des fils classiques ;
- le fil est moins endommagé lors du tréfilage avant traitement thermique ;
- le fil obtenu présente une meilleure résistance à la corrosion que les fils classiques par suite de sa faible teneur en carbone.
Lors du traitement de trempe effectué à partir de l'austénite homogène, depuis une température supérieure au point de transformation AC3 jusqu'à une température inférieure à MF, étant donné que la vitesse de refroidissement est au moins égale à 150°C, conformément à l'invention, moins de 10 ~ de l'austénite homogène se transforme avant d'atteindre la température correspondant au point du début de transformation martensitique (MS), de telle sorte que la structure, à la fin de cette trempe, comporte plus de 90 ~ de martensite, cette structure pouvant être constituée en totalité de~ martensite.
De préférence, la martensite obtenue après la trempe a une structure en lattes, comme décrit dans les exemples.
De préférence, l'acier du fil conforme à l'invention, et donc le fil machine de départ, a une teneur en carbone au moins égale à 0,2 ~ et au plus égale à 0,5 1i'0 92/ l4ft 1 I PCT/ FR92/00 I
., ~w. "i ;,, 12 -â, .n, .. ,, ''~ , G,~ '~ '' , De préférence, dans l'acier du fil conforme à l'invention et donc dans le fil machine de départ, on a les compositions suivantes . 0, 3 ~ = Mn = 0, 6 ~ ; 0, 1 ~ _< Si = 0, 3 ~ ;
° ~ 0, 02 ~ ; S ~ 0, 02 $ ; A1 <_ 0, 02 ~ ; N _< 0, 006 ~ .
Avantageusement dans l'acier du fil conforme à l'invention et donc dans le fil machine de départ, on a les compositions suivantes : Cr s 0,06 ~ ; Ni ~ 0,15 ô ; Cu <_ 0,15 $ ;
De préférence, dans le procédé conforme à l'invention, on a au moins une des caractéristiques suivantes - le fil machine de départ a une teneur en ferrite proeutectoïde au moins égale à 41 ~, et au plus égale à 78 ô et une teneur en perlite au moins êgale à 22 ~ et au plus égale à 59 ô ;
- le taux de déformation e lors de î'écrouissage avant les traitements thermiques est au moins égal à 3,2 et au plus égal à 6 ;
- le taux de déformation e lors de l'écrouissage final après les traitements thermiques est au moins égal à 3 et au plus égal à 5 ;
- le traitement thermique de trempe est effectué avec une vitesse de refroidissement au moins égale à 250°~/seconde.
L'écrouissage du fil dans les exemples précédents est réalisé
par tréfilage, mais d'autres techniques sont possibles, pas exemple un laminage, associé éventuellement à un tréfilage, pour au moins une des opérations d'écrouissage. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation précédemment décrits, c'est ainsi par exemple que l'invention s'applique aux cas où on réalise un alliage autre que le ~~' ~~ l1 t ~ i ~ m - ~
L~ ~,J
'O 92/14811 ''~ PCTIFR92/00134 laiton, avec deux métaux, ou plus de deux métaux, par exemple les alliages ternaires cuivre - zinc - nickel, cuivre - zinc - cohalt, cuivre - zinc - étain, l'essentiel étant que les métaux utilisés soient susceptibles de former un alliage, par diffusion, à une température au moins égale à 0,3 TF et au plus égale à 0,5 TF.
Claims (20)
1. Fil métallique comportant un substrat et un revêtement, ce fil présentant les caractéristiques suivantes :
a) il comporte un substrat en acier ayant une teneur en carbone au moins égale à 0,05 % et au plus égale à 0,6 % ;
b) cet acier présente une structure comportant plus de 90 %
de martensite revenue écrouie ;
c) le substrat est revêtu d'un alliage métallique autre que l'acier ;
d) le diamètre du fil est au moins égal à 0,10 mm et au plus égal à 0,40 mm ;
e) la résistance à la rupture du fil est au moins égale à
2800 MPa ;
f) l'allongement à la rupture du fil est au moins égal à
0,4 %.
a) il comporte un substrat en acier ayant une teneur en carbone au moins égale à 0,05 % et au plus égale à 0,6 % ;
b) cet acier présente une structure comportant plus de 90 %
de martensite revenue écrouie ;
c) le substrat est revêtu d'un alliage métallique autre que l'acier ;
d) le diamètre du fil est au moins égal à 0,10 mm et au plus égal à 0,40 mm ;
e) la résistance à la rupture du fil est au moins égale à
2800 MPa ;
f) l'allongement à la rupture du fil est au moins égal à
0,4 %.
2. Fil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'acier a une teneur en carbone au moins égale à 0,2 % et au plus égale à 0,5 %.
3. Fil métallique selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'acier vérifie les relations suivantes : 0,3 % <= Mn <= 0,6 % ; 0,1 % <= Si <= 0,3 % ;
P <= 0,02 % ; S <= 0,02 % ; A1 <= 0,02 % ; N <= 0,006 %.
P <= 0,02 % ; S <= 0,02 % ; A1 <= 0,02 % ; N <= 0,006 %.
4. Fil métallique selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'acier vérifie les relations suivantes : Cr <= 0,06 % ;
Ni <= 0,15 % ; Cu <= 0,15 %.
Ni <= 0,15 % ; Cu <= 0,15 %.
5. Fil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'alliage métallique est un laiton.
6. Procédé pour obtenir le fil conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par les points suivants :
a) on écrouit un fil machine en acier, cet acier ayant une teneur en carbone au moins égale à 0,05 % et au plus égale à
0,6 %, cet acier comportant de 28 % à 96 % de ferrite proeutectoïde et de 72 % à 4 % de perlite ; le taux de déformation .epsilon. de cet écrouissage étant au moins égal à 3 ;
b) on arrête l'écrouissage et on effectue un traitement thermique de trempe sur le fil écroui, ce traitement consistant à chauffer le fil au-dessus du point de transformation AC3 pour lui donner une structure d'austénite homogène, puis à le refroidir rapidement au dessous du point de fin de transformation martensitique M F, la vitesse de ce refroidissement étant au moins égale à 150°C/seconde, de façon à obtenir une structure comportant plus de 90 % de martensite ;
c) on effectue ensuite sur le fil un dépôt d'au moins deux métaux susceptibles de former par diffusion un alliage, l'acier servant ainsi de substrat ;
d) on chauffe ensuite le fil à une température au moins égale à 0,3 T F et au plus égale à 0,5 T F, de façon à provoquer la formation, par diffusion, d'un alliage de ces métaux déposés, ainsi que la formation, pour l'acier, d'une structure comportant plus de 90 % de martensite revenue, T F étant la température de fusion de l'acier, exprimée en Kelvin ;
e) on refroidit ensuite le fil à une température inférieure à
0,3 T F ;
f) on effectue ensuite un écrouissage sur le fil, la température du fil lors de cet écrouissage étant inférieure à
0,3 T F, le taux de déformation e de cet écrouissage étant au moins égal à 1.
a) on écrouit un fil machine en acier, cet acier ayant une teneur en carbone au moins égale à 0,05 % et au plus égale à
0,6 %, cet acier comportant de 28 % à 96 % de ferrite proeutectoïde et de 72 % à 4 % de perlite ; le taux de déformation .epsilon. de cet écrouissage étant au moins égal à 3 ;
b) on arrête l'écrouissage et on effectue un traitement thermique de trempe sur le fil écroui, ce traitement consistant à chauffer le fil au-dessus du point de transformation AC3 pour lui donner une structure d'austénite homogène, puis à le refroidir rapidement au dessous du point de fin de transformation martensitique M F, la vitesse de ce refroidissement étant au moins égale à 150°C/seconde, de façon à obtenir une structure comportant plus de 90 % de martensite ;
c) on effectue ensuite sur le fil un dépôt d'au moins deux métaux susceptibles de former par diffusion un alliage, l'acier servant ainsi de substrat ;
d) on chauffe ensuite le fil à une température au moins égale à 0,3 T F et au plus égale à 0,5 T F, de façon à provoquer la formation, par diffusion, d'un alliage de ces métaux déposés, ainsi que la formation, pour l'acier, d'une structure comportant plus de 90 % de martensite revenue, T F étant la température de fusion de l'acier, exprimée en Kelvin ;
e) on refroidit ensuite le fil à une température inférieure à
0,3 T F ;
f) on effectue ensuite un écrouissage sur le fil, la température du fil lors de cet écrouissage étant inférieure à
0,3 T F, le taux de déformation e de cet écrouissage étant au moins égal à 1.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le fil machine de départ a une teneur en carbone au moins égale à 0,2 % et au plus égale à 0,5 %.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le fil machine vérifie les relations suivantes : 0,3 % <= Mn <= 0,6 % ; 0,1 <= Si <= 0,3 %
;
P <= 0,02 % ; S <= 0,02 % ; Al <= 0,02 % ; N <= 0,006 %.
;
P <= 0,02 % ; S <= 0,02 % ; Al <= 0,02 % ; N <= 0,006 %.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le fil machine vérifie les relations suivantes:
Cr <= 0,06 % ; Ni <= 0,15 % ; Cu <= 0,15 %.
Cr <= 0,06 % ; Ni <= 0,15 % ; Cu <= 0,15 %.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que le fil machine de départ a une teneur en ferrite proeutectoïde au moins égale à 41 % et au plus égale à 78 %, et une teneur en perlite au moins égale à 22 %
et au plus égale à 59 %.
et au plus égale à 59 %.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que le taux de déformation .epsilon. lors de l'écrouissage avant les traitements thermiques est au moins égal à 3,2 et au plus égal à 6.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisé en ce que le taux de déformation .epsilon. lors de l'écrouissage final après les traitements thermiques est au moins égal à 3 et au plus égal à 5.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 12, caractérisé en ce que le dépôt effectué sur le fil, après traitement thermique de trempe, est un dépôt de cuivre et de zinc.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 13, caractérisé en ce qu'au moins un écrouissage est effectué au moins en partie par tréfilage.
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 14, caractérisé en ce que le traitement thermique de trempe est effectué avec une vitesse de refroidissement au moins égale à
250°C/seconde.
250°C/seconde.
16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que le traitement thermique de trempe donne au fil une structure comportant plus de 90 % de martensite en lattes.
17. Assemblage comportant au moins un fil conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5.
18. Article renforcé avec au moins un fil conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5.
19. Article renforcé avec au moins un assemblage conforme à la revendication 17.
20. Article selon l'une quelconque des revendications 18 ou 19, caractérisé en ce qu'il est une enveloppe de pneumatique.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9101869A FR2672827A1 (fr) | 1991-02-14 | 1991-02-14 | Fil metallique comportant un substrat en acier ayant une structure de type martensite revenue ecrouie, et un revetement; procede pour obtenir ce fil. |
FR91/01869 | 1991-02-14 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CA2099872A1 true CA2099872A1 (fr) | 1992-08-15 |
Family
ID=9409795
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CA002099872A Abandoned CA2099872A1 (fr) | 1991-02-14 | 1992-02-12 | Fil metallique comportant un substrat en acier ayant une structure de type martensite revenue ecrouie, et un revetement |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5503688A (fr) |
EP (1) | EP0571521B1 (fr) |
JP (1) | JPH06505308A (fr) |
AU (1) | AU667190B2 (fr) |
BR (1) | BR9205631A (fr) |
CA (1) | CA2099872A1 (fr) |
DE (1) | DE69203228T2 (fr) |
ES (1) | ES2074883T3 (fr) |
FR (1) | FR2672827A1 (fr) |
RU (1) | RU2096496C1 (fr) |
WO (1) | WO1992014811A1 (fr) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2711149A1 (fr) * | 1993-10-15 | 1995-04-21 | Michelin & Cie | Fil en acier inoxydable pour carcasse d'enveloppe de pneumatique. |
FR2725730A1 (fr) * | 1994-10-12 | 1996-04-19 | Michelin & Cie | Fil en acier inoxydable pour renforcer le sommet des enveloppes de pneumatiques |
FR2731371B1 (fr) * | 1995-03-10 | 1997-04-30 | Inst Francais Du Petrole | Procede de fabrication de fils en acier - fils de forme et application a une conduite flexible |
FR2743573A1 (fr) * | 1996-01-16 | 1997-07-18 | Michelin & Cie | Fil metallique pret a l'emploi et procede pour obtenir ce fil |
AU2001239276A1 (en) * | 2000-03-16 | 2001-09-24 | N V. Bekaert S.A. | Spring steel wire |
FR2837220B1 (fr) * | 2002-03-13 | 2004-08-06 | Rowenta Werke Gmbh | Semelle de fer a surface durcie et revetue |
JP4788861B2 (ja) * | 2003-11-28 | 2011-10-05 | ヤマハ株式会社 | 楽器弦用鋼線およびその製造方法 |
EP2268839B1 (fr) * | 2008-03-04 | 2013-07-03 | NV Bekaert SA | Filament en acier étiré à froid, à faible teneur en carbone, et procédé de fabrication dudit filament |
EP3143176B1 (fr) | 2014-05-15 | 2020-05-27 | Expanite Technology A/S | Élément de fixation en acier inoxydable durci |
CN104831192A (zh) * | 2015-05-22 | 2015-08-12 | 丹阳凯富达过滤器材有限公司 | 一种金属丝及其制作工艺 |
FR3045671B1 (fr) * | 2015-12-16 | 2017-12-08 | Michelin & Cie | Pneu renforce par un ruban en acier au carbone |
FR3045670A1 (fr) * | 2015-12-16 | 2017-06-23 | Michelin & Cie | Feuillard en acier au carbone, son utilisation pour le renforcement d'articles en caoutchouc |
CN106435466B (zh) * | 2016-08-19 | 2021-08-13 | 重庆大有表面技术有限公司 | 利用锌镍渗层形成的钢铁表面改性结构及其制备方法 |
CN106399925B (zh) * | 2016-08-19 | 2021-08-13 | 重庆大有表面技术有限公司 | 利用锌镍渗层形成的钢铁表面改性结构及其制备方法 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE258249C (fr) * | ||||
GB1400708A (en) * | 1971-09-02 | 1975-07-23 | Bekaert Sa Nv | Heat treatment of steel wire reinforcements |
US4265678A (en) * | 1977-12-27 | 1981-05-05 | Tokyo Rope Mfg. Co., Ltd. | Metal wire cord |
BR8208108A (pt) * | 1982-12-09 | 1984-12-11 | Univ California | Vergalhoes e arames de aco de fase dupla com alta resistencia e alta dutibilidade com um baixo teor em carbono,e processo para fabrica-los |
CA1332210C (fr) * | 1985-08-29 | 1994-10-04 | Masaaki Katsumata | Tiges en acier a faible teneur en carbone, a grande resistance, et methode de fabrication |
US5338380A (en) * | 1985-08-29 | 1994-08-16 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | High strength low carbon steel wire rods and method of producing them |
DE3888162T2 (de) * | 1988-02-29 | 1994-06-01 | Kobe Steel Ltd | Sehr dünner und hochfester Draht und Verstärkungsmaterial und Verbundmaterial enthaltend diesen Draht. |
FR2656242A1 (fr) * | 1989-12-22 | 1991-06-28 | Michelin & Cie | Fil d'acier ayant une structure de type bainite inferieure ecrouie; procede pour produire ce fil. |
-
1991
- 1991-02-14 FR FR9101869A patent/FR2672827A1/fr active Pending
-
1992
- 1992-02-12 EP EP92906734A patent/EP0571521B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1992-02-12 WO PCT/FR1992/000134 patent/WO1992014811A1/fr active IP Right Grant
- 1992-02-12 RU RU9293054533A patent/RU2096496C1/ru active
- 1992-02-12 AU AU15652/92A patent/AU667190B2/en not_active Ceased
- 1992-02-12 ES ES92906734T patent/ES2074883T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1992-02-12 JP JP4506381A patent/JPH06505308A/ja active Pending
- 1992-02-12 BR BR9205631A patent/BR9205631A/pt not_active IP Right Cessation
- 1992-02-12 DE DE69203228T patent/DE69203228T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-02-12 US US08/098,378 patent/US5503688A/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-02-12 CA CA002099872A patent/CA2099872A1/fr not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO1992014811A1 (fr) | 1992-09-03 |
RU2096496C1 (ru) | 1997-11-20 |
BR9205631A (pt) | 1994-09-27 |
US5503688A (en) | 1996-04-02 |
EP0571521A1 (fr) | 1993-12-01 |
EP0571521B1 (fr) | 1995-06-28 |
DE69203228D1 (de) | 1995-08-03 |
AU667190B2 (en) | 1996-03-14 |
JPH06505308A (ja) | 1994-06-16 |
FR2672827A1 (fr) | 1992-08-21 |
AU1565292A (en) | 1992-09-15 |
DE69203228T2 (de) | 1995-10-26 |
ES2074883T3 (es) | 1995-09-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2099872A1 (fr) | Fil metallique comportant un substrat en acier ayant une structure de type martensite revenue ecrouie, et un revetement | |
CA2279120C (fr) | Fil composite comprenant une ame en acier au carbone et une couche externe en acier inoxydable | |
FR2509640A1 (fr) | Procede de fabrication d'une piece metallique composite et produits obtenus | |
CA2680623A1 (fr) | Acier pour formage a chaud ou trempe sous outil, a ductilite amelioree | |
EP0877824B1 (fr) | Fil metallique pret a l'emploi et procede pour obtenir ce fil | |
WO2011104443A1 (fr) | Procédé de fabrication d'une pièce a partir d'une tôle revêtue d'aluminium ou d'alliage d'aluminium | |
WO2004104254A1 (fr) | Tole laminee a froid et aluminiee en acier dual phase a tres haute resistance pour ceinture anti-implosion de televiseur, et procede de fabrication de cette tole | |
EP0506768B1 (fr) | Fil d'acier ayant une structure de type bainite inferieure ecrouie; procede pour produire ce fil | |
CA1107179A (fr) | Procede d'obtention d'un element allonge en acier dur | |
US20080041497A1 (en) | Carburized Wire and Method for Producing the Same | |
EP0876515B1 (fr) | Fil-machine adapte au renforcement d'articles en matieres plastiques ou en caoutchouc | |
FR2781813A1 (fr) | Acier pour la fabrication d'une piece pour roulement | |
JPH11302810A (ja) | 亜鉛めっきpc鋼より線及びその製造方法 | |
FR2685708A1 (fr) | Produit long pour la fabrication par formage a froid, notamment par frappe a froid, de produits elabores tels que des boulons et procede de fabrication d'un produit a froid. | |
EP0884399B1 (fr) | Procédé de fabrication d'un ressort en acier, ressort obtenu et acier pour la fabrication d'un tel ressort | |
JPS61287932A (ja) | ゴム用補強材 | |
FR2781814A1 (fr) | Fil composite comprenant une ame en acier au carbone et une couche externe en acier inoxydable | |
JP2002256391A (ja) | ワイヤソー用鋼線およびその製造方法 | |
CA2214012C (fr) | Procede de fabrication de fils en acier - fils de forme et application a une conduite flexible | |
JP2023073539A (ja) | めっき鋼線 | |
JPH11209847A (ja) | 耐縦割れ性に優れた溶融めっき鋼線用線材 | |
FR2916371A1 (fr) | Procede de preparation de pieces forgees ayant une resistance a la traction et un allongement excellents a partir de fils mamchine en acier | |
BE531268A (fr) | ||
BE823113A (fr) | Procede de fabrication de produits de grande longueur a partir d'un demi-produit en acier au carbone lamine a chaud et produits ainsi obtenus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EEER | Examination request | ||
FZDE | Discontinued |