L'invention concerne un procédé de mise en forme d'objets tels que barreaux, tiges ou bandes, en acier durcissable par précipitation sans diminution de leur résistance, pour obtenir leur degré voulu de cintrage ou planage, tout en évitant la détérioration, normalement prévisible, de leurs propriétés mécaniques.
Les barreaux et tiges d'acier qui ont subi une réduction de leurs dimensions transversales par étirage, extrusion, laminage, forgeage, rabotage ou usinage, et autres opérations semblables, ne répondent que rarement aux exigences de rectilignité normale ment requises. On fait généralement passer les barreaux et tiges traités à travers une planeuse ou dégauchisseuse rotative, dans une passe ultime de finition, pour éliminer la courbure indésirable des barreaux bruts, par exemple non étirés, et obtenir un produit fini dans les limites de tolérances commercialement acceptables.
Pour lui conférer la rectilignité voulue, on fait généralement subir au barreau brut une déformation plastique par cintrage tout en le faisant passer entre les cylindres de la dégauchisseuse, ce qui a pour effet de modifier la configuration des contraintes résiduelles. Ceci altère les propriétés de résistance et de ductilité de l'acier brut. en provoquant généralement une diminution des valeurs de limite élastique et de résistance à la traction, que n'accompagnent que de faibles modifications d'allongement ou de diminution du diamétre. Ces variations sont difficilement contrôlables et. en conséquence, les barreaux et tiges finis présentent, en général. une gamme étendue de variations de leur résistance.
L'invention a pour objet un procédé métallurgique permettant de déformer des objets, tels que barreaux ou tiges ou articles analogues, en acier durcissable par précipitation, au degré voulu de courbure ou de rectilignité, sans subir la diminution normalement prévisible de leurs propriétés de résistance. Ce procédé est caractérisé en ce que l'on déforme un objet d'acier au degré voulu de courbure ou de rectilignité, tandis que l'acier est à une température comprise dans l'intervalle d'environ 150 à 485"C.
Par mise en forme on entend ici non seulement les opérations usuelles de planage, dans lesquelles on redresse les barreaux d'acier par passage dans un laminoir planeur, mais encore tout processus métallurgique permettant de déformer l'acier pour obtenir un degré voulu de courbure du produit fini. Un tel traitement des barreaux d'acier implique généralement la déformation de l'acier au-delà de sa limite élastique, pour obtenir le degré voulu de rectilignité ou de courbure. Ces opérations de mise en forme peuvent être effectuées de diverses façons, telles que par laminoir planeur, enclumes, mandrins, matrices déformantes ou estampage.
Les exemples ci-aprés décrivent certaines formes d'exécution du procédé qui fait l'objet de l'invention.
Le phénomène de rétention de la résistance, au cours des opérations de mise en forme, ne se présente pas pour tous les aciers.
On le rencontre seulement dans les aciers durcissables par écrouissage, qui durcissent par précipitation des atomes de carbone et d'azote, par exemple dans les lacunes structurales généralement désignées par le terme de vieillissement par contrainte dynamique . Les aciers à faible ou moyenne teneur en carbone présentent cette caractéristique, et particulièrement les aciers non austénitiques, comprenant une structure perlitique dans une matrice de ferrite libre, ou de bainite. Les aciers dont la structure ne comporte que peu, ou pas, de ferrite libre semblent dénués de la propriété de conserver leur résistance aprés mise en forme aux températures élevées précitées.
D'autre part, les aciers non austénitiques, contenant des quantités appréciables de ferrite libre, conservent leurs propriétés de résistance aux températures de l'ordre d'environ 150 à 4855C, de préférence 205 à 370 C.
Le barreau d'acier doit être chauffé à la température voulue immédiatement avant l'opération de mise en forme au laminoir planeur, par estampage, ou sur enclume, matrices déformantes, etc. Ceci peut être réalisé en faisant passer l'acier dans un appareillage de chauffage par induction, aligné avec le systéme de dressage, et placé immédiatement devant son ouverture; on peut aussi immerger l'acier dans un bain de sel ou de métal fondus, comme un bain de plomb fondu, immédiatement avant son introduction dans le système de mise en forme; on peut encore introduire des aciers préalablement traités à une température élevée, supérieure à la température voulue pour l'opération de dressage, en réglant le refroidissement de l'acier à la tempérture voulue, pour l'introduire immédiatement dans le système de mise en forme.
On peut chauffer l'acier à la température voulue de diverses façons, mais il est préférable d'éviter tout chauffage prolongé ou lent qui pourrait modifier les caractéristiques de surface de l'acier, ou ses propriétés mécaniques et physiques.
Après l'opération de mise en forme à chaud, on peut laisser refroidir normalement la pièce d'acier finie, ou on peut accélérer le refroidissement par trempe à l'air ou dans un liquide.
Exemple I:
Composition d'acier (acier 1041)
0,39 % de carbone
1,50 % de manganése
0,013% de phosphore
0,025% de soufre
0,280% de silicium
< 0,10 % de chrome
< 0,10 %denickel
< 0,03 % de molybdène
< 0,10 % de cuivre
< 0,010% d'azote
le reste = fer.
Exemple 2:
Composition d'acier (acier 1011)
0,08 % de carbone
0,75 % de manganèse
0,12 % de phosphore
0,27 % de soufre
0,01 % de silicium
0,015% d'azote
le reste = fer.
Exemple 3:
Composition d'acier (acier 1052)
0,48 % de carbone
1,50 % de manganèse
0,03 % de phosphore
0,27 % de soufre
0,30 % de silicium
0,005% d'azote
le reste = fer.
Exemple 4:
Composition d'acier (acier 1018)
0,17 %decarbone
0,75 % de manganèse
0,03 % de phosphore
0,04 % de soufre
0,08 % de silicium
0,005% d'azote
le reste = fer.
On utilise comme produit de départ l'acier de l'exemple 1, sous forme de tiges qui ont été étirées à un diamètre d'environ 9,6 mm à une température d'environ 370 C. La bobine d'acier étiré est divisée en tronçons, qu'on fait passer dans un laminoir planeur à cinq cylindres, à différentes températures comprises entre la température ambiante et une température maximale d'environ 485"C. Les tronçons traités à une température supérieure à environ 1 SOC sont chauffés dans un bain de plomb fondu, puis immédiatement introduits dans le laminoir, pour éviter toute perte de chaleur. Après refroidissement à la température ambiante, on coupe quatre échantillons sur des portions espacées de chacun des tronçons, et on les soumet aux essais de résistance à la traction.
Les moyennes des résultats obtenus sur chaque ensemble de quatre échantillons sont données sur la courbe N 1 de la figure en annexe, qui indique les valeurs de limite élastique et de résistance à la traction en fonction de la température de mise en forme.
On voit que l'élévation de la température de mise en forme produit une augmentation rapide des valeurs de limite élastique et de résistance à la traction du produit fini, dans l'intervalle de température d'environ 204 à 316 C, comparativement à la mise en forme à température ambiante. Les valeurs de ces propriétés physiques tendent à décroître aux températures de dressage supérieures à environ 315 C mais ces valeurs sont encore supérieures à celles des tiges brutes d'étirage, ou des tiges brutes d'étirage soumises à la mise en forme à température ambiante ou à des températures inférieures à environ 1500 C.
On obtient des résultats semblables avec les aciers resulfurisés, à teneur moyenne en carbone, comme l'acier 1144 ou l'un quelconque des aciers décrits dans les exemples 2 à 4.
Comme précédemment, on divise une tige brute d'étirage en plusieurs tronçons que l'on soumet à l'opération de dressage dans un laminoir planeur, à différentes températures comprises entre la température ambiante et environ 3160 C, puis on les laisse refroidir normalement à l'air. On prélève des échantillons pour les essais mécaniques, comme précédemment décrit, dont les résultats sont indiqués sur la courbe NO 2 de la figure en annexe.
De même qu'avec les aciers à teneur moyenne en carbone, les aciers à teneur élevée en manganèse et les aciers resulfurisés, à teneur moyenne en carbone, présentent des propriétés mécaniques accrues après mise en forme à des températures comprises dans l'intervalle d'environ 204 à 3160 C. Cet accroissement des valeurs de résistance ne s'accompagne d'aucune diminution observable de l'allongement ni du diamètre.
A l'examen des figures en annexe, on voit que non seulement l'acier est déformé sans perte de ses propriétés de résistance, mais encore, dans certains cas, il présente de façon surprenante une augmentation de résistance, après déformation à chaud.
REVENDICATION I
Procédé de mise en forme d'objets en acier durcissable par précipitation, sans diminution de leur résistance, caractérisé en ce que l'on déforme un objet d'acier au degré voulu de courbure ou de rectilignité, tandis que l'acier est à une température comprise dans l'intervalle d'environ 150 à 4855C.
SOUS-REVENDICATIONS
1. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que l'acier est un acier perlitique, comprenant une matrice de ferrite libre ou de bainite.
2. Procédé selon la revendication I et la sous-revendication 1, caractérisé en ce que l'objet est sous forme de barreaux, tiges ou bandes.
3. Procédé selon la revendication I et la sous-revendication 1, caractérisé en ce que l'objet est déformé, tandis qu'il est à une température comprise dans l'intervalle d'environ 205 à 3700 C.
4. Procédé suivant la revendication I, caractérisé en ce que l'objet est mis en forme par passage dans un laminoir planeur.
5. Procédé suivant la revendication I, caractérisé en ce que l'acier est un acier brut, provenant d'une opération métallurgique telle qu'étirage, extrusion, laminage, forgeage, scalpage ou usinage.
REVENDICATION Il
Objet obtenu par le procédé selon la revendication I.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
The invention relates to a method of shaping objects such as bars, rods or bands, of precipitation hardenable steel without reducing their strength, to obtain their desired degree of bending or leveling, while avoiding deterioration, which is normally foreseeable. , their mechanical properties.
Bars and rods of steel which have undergone a reduction in their transverse dimensions by drawing, extrusion, rolling, forging, planing or machining, and other similar operations, seldom meet the requirements of straightness normally required. The treated bars and rods are generally passed through a rotary planer or jointer, in a final finishing pass, to remove unwanted curvature from the raw, for example unstretched, bars and obtain a finished product within commercially acceptable tolerances. .
To give it the desired rectilignity, the raw bar is generally subjected to plastic deformation by bending while passing it between the rolls of the jointer, which has the effect of modifying the configuration of the residual stresses. This alters the strength and ductility properties of the raw steel. generally causing a decrease in the values of elastic limit and tensile strength, accompanied only by slight changes in elongation or reduction in diameter. These variations are difficult to control and. as a result, the finished bars and rods show, in general. a wide range of variations in their resistance.
The invention relates to a metallurgical process for deforming objects, such as bars or rods or the like, of precipitation hardenable steel, to the desired degree of curvature or straightness, without undergoing the normally foreseeable decrease in their strength properties. . This process is characterized by deforming a steel object to the desired degree of curvature or straightness, while the steel is at a temperature in the range of about 150 to 485 "C.
By shaping is meant here not only the usual leveling operations, in which the steel bars are straightened by passing through a leveling rolling mill, but also any metallurgical process making it possible to deform the steel to obtain a desired degree of curvature of the final product. Such treatment of the steel bars generally involves the deformation of the steel beyond its elastic limit, to obtain the desired degree of straightness or curvature. These forming operations can be carried out in various ways, such as by planer rolling mill, anvils, mandrels, deforming dies or stamping.
The examples below describe certain embodiments of the process which is the subject of the invention.
The resistance retention phenomenon, during forming operations, is not present for all steels.
It is only found in work hardenable steels, which harden by precipitation of carbon and nitrogen atoms, for example in structural vacancies generally referred to as dynamic stress aging. Low- or medium-carbon steels exhibit this characteristic, and particularly non-austenitic steels, comprising a pearlitic structure in a matrix of free ferrite, or bainite. Steels whose structure contains little or no free ferrite appear to lack the property of retaining their strength after forming at the aforementioned high temperatures.
On the other hand, non-austenitic steels, containing appreciable amounts of free ferrite, retain their temperature resistance properties of the order of about 150 to 4855C, preferably 205 to 370 C.
The steel bar must be heated to the desired temperature immediately before the forming operation in the planer rolling mill, by stamping, or on an anvil, deforming dies, etc. This can be achieved by passing the steel through induction heating equipment, aligned with the dressing system, and placed immediately in front of its opening; the steel can also be immersed in a bath of salt or molten metal, such as a bath of molten lead, immediately before its introduction into the forming system; it is also possible to introduce steels previously treated at a high temperature, higher than the temperature desired for the dressing operation, by adjusting the cooling of the steel to the desired temperature, in order to introduce it immediately into the forming system .
Steel can be heated to the desired temperature in various ways, but it is preferable to avoid any prolonged or slow heating which could change the surface characteristics of the steel, or its mechanical and physical properties.
After the hot forming operation, the finished steel piece can be allowed to cool normally, or the cooling can be accelerated by quenching in air or in a liquid.
Example I:
Steel composition (1041 steel)
0.39% carbon
1.50% manganese
0.013% phosphorus
0.025% sulfur
0.280% silicon
<0.10% chromium
<0.10% nickel
<0.03% molybdenum
<0.10% copper
<0.010% nitrogen
the rest = iron.
Example 2:
Steel composition (1011 steel)
0.08% carbon
0.75% manganese
0.12% phosphorus
0.27% sulfur
0.01% silicon
0.015% nitrogen
the rest = iron.
Example 3:
Steel composition (1052 steel)
0.48% carbon
1.50% manganese
0.03% phosphorus
0.27% sulfur
0.30% silicon
0.005% nitrogen
the rest = iron.
Example 4:
Steel composition (1018 steel)
0.17% carbon
0.75% manganese
0.03% phosphorus
0.04% sulfur
0.08% silicon
0.005% nitrogen
the rest = iron.
The steel of Example 1 is used as the starting material, in the form of rods which have been drawn to a diameter of about 9.6 mm at a temperature of about 370 C. The coil of drawn steel is divided. in sections, which are passed through a five-cylinder planer rolling mill, at different temperatures between room temperature and a maximum temperature of about 485 "C. The sections treated at a temperature above about 1 SOC are heated in a bath of molten lead, then immediately introduced into the rolling mill, to avoid any loss of heat.After cooling to room temperature, four samples are cut from spaced portions of each of the sections, and subjected to tensile strength tests .
The means of the results obtained on each set of four samples are given on curve N 1 of the appended figure, which indicates the values of elastic limit and tensile strength as a function of the forming temperature.
It can be seen that increasing the forming temperature produces a rapid increase in the yield strength and tensile strength values of the finished product, in the temperature range of about 204 to 316 C, compared to the setting. fit at room temperature. The values of these physical properties tend to decrease at straightening temperatures above about 315 C but these values are still higher than those of raw stretch rods, or raw stretch rods subjected to forming at room temperature or at temperatures below about 1500 C.
Similar results are obtained with resulphurized steels with a medium carbon content, such as 1144 steel or any of the steels described in Examples 2 to 4.
As before, a raw drawing rod is divided into several sections which are subjected to the straightening operation in a planer rolling mill, at different temperatures between room temperature and approximately 3160 C, then they are allowed to cool normally at the air. Samples are taken for the mechanical tests, as previously described, the results of which are shown on the NO 2 curve in the appended figure.
As with medium carbon steels, high manganese steels and resulphurized medium carbon steels exhibit increased mechanical properties after forming at temperatures in the range of approximately 204 to 3160 C. This increase in strength values is not accompanied by any observable decrease in elongation or diameter.
On examination of the appended figures, it can be seen that not only is the steel deformed without losing its strength properties, but also, in certain cases, it surprisingly exhibits an increase in strength, after hot deformation.
CLAIM I
A method of shaping objects of precipitation hardenable steel, without reducing their strength, characterized in that a steel object is deformed to the desired degree of curvature or straightness, while the steel is at a temperature in the range of about 150 to 4855C.
SUB-CLAIMS
1. Method according to claim I, characterized in that the steel is a pearlitic steel, comprising a matrix of free ferrite or bainite.
2. Method according to claim I and sub-claim 1, characterized in that the object is in the form of bars, rods or bands.
3. A method according to claim I and sub-claim 1, characterized in that the object is deformed while it is at a temperature in the range of about 205 to 3700 C.
4. Method according to claim I, characterized in that the object is shaped by passing through a planer rolling mill.
5. Method according to claim I, characterized in that the steel is a crude steel, originating from a metallurgical operation such as drawing, extrusion, rolling, forging, scalping or machining.
CLAIM It
Object obtained by the process according to claim I.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.