EP0493218B1 - Chaíne transporteuse - Google Patents

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EP0493218B1
EP0493218B1 EP91403475A EP91403475A EP0493218B1 EP 0493218 B1 EP0493218 B1 EP 0493218B1 EP 91403475 A EP91403475 A EP 91403475A EP 91403475 A EP91403475 A EP 91403475A EP 0493218 B1 EP0493218 B1 EP 0493218B1
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conveyor chain
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mpa
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EP0493218A1 (fr
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Serge Baltenneck
Jean-Claude Charenton
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USINOR SA
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USINOR Sacilor SA
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    • 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 of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • 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
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/002—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr

Definitions

  • the subject of the present invention is a conveyor chain made from high-grade stainless steel yield strength and high tensile strength at two-phase martensite ferrite structure, with a good malleability and high abrasion resistance.
  • Such a method makes it possible to obtain charges at high rupture, but does not meet the need of a high elastic limit.
  • the yield strength ranges from 415 to 635 MPa, either in a ratio of 50 to 70% of the load at break.
  • Such a steel has an elastic limit corresponding to approximately 75% of the breaking load, but the mechanical characteristics obtained are too weak for an application considered as by example the manufacture of conveyor chains.
  • FR-A-1 555 907 a process for the manufacture of steel sheets or strips ferritic series stainless steel containing less than 0.15% by weight of carbon and 13 to 25% by weight of chromium which consists in annealing a hot rolled strip in a temperature range from 900 to 1000 ° C for which coexist the austenite and ferrite phases, to cool it then by air cooling or at a speed superior to air cooling, so that give a ferritic structure containing a phase martensite in dispersion, cold roll the strip annealed with this structure at least once a reduction greater than 30% and to submit it finally to an annealing.
  • the steel is subjected to a quenching to obtain a two-phase ferrite-martensite structure. It is also specified in this document that a work hardening step is not necessary.
  • the object of the present invention is to avoid these disadvantages by proposing a conveyor chain made from high limit stainless steel elastic and high breaking load and presenting in addition, good slitting characteristics, cutting, malleability and resistance to corrosion and abrasion.
  • a ferritic-martensitic structure by subjecting the steels of compositions defined above, at a quenching after a rise in temperature of said steels between 900 and 1100 ° C for a few minutes.
  • shaping operations made it possible to make a conveyor chain element, the shaping including slitting operations, cutting and rolling.
  • steels A and B according to the invention produced in the form of sheet metal, despite a percentage of 50% and 55% respectively martensite and despite a hardening of more than 40% have excellent aptitude for carrying out of parts, such as for example chain links conveyor.
  • the tensile strength of the chain element conveyor compared to conveyor chains existing in hardened type 430 steel, is 40% higher. It is also found that the corrosion resistance is improved with steel according to the invention.
  • Too high a carbon content causes awareness of intergranular corrosion.
  • the carbon contents chosen in the composition steels and the process according to the invention decrease strongly precipitation of chromium carbides, at the origin of awareness of stainless steels intergranular corrosion, but also corrosion in a chlorinated aqueous medium.
  • the method according to the invention can be used with products of various shapes, sheets, bars, tubes, wires ...

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Description

La présente invention a pour objet une chaine transporteuse réalisée à partir d'un acier inoxydable à haute limite élastique et à haute charge à la rupture, à structure biphasée ferrite martensite, présentant une bonne malléabilité et une haute résistance à l'abrasion.
On connait dans les EP-A-0.273.278 et EP-A-0.273.279, un acier inoxydable à structure biphasée ferrite martensite dont la composition pondérale est la suivante :
  • carbone inférieur à 0,1%
  • chrome compris entre 10 et 20%
  • azote inférieur à 0,12%
  • carbone + azote compris entre 0,01 et 0,2%
  • silicium inférieur à 2%
  • manganèse inférieur à 4%
  • nickel inférieur à 4%
  • cuivre inférieur à 4%
  • Ni+(Mn+Cu)/3 compris entre et 0,5 et 5%,
   le reste étant du fer.
L'acier est soumis à un traitement de recuit au défilé, dans un four, pour obtenir une structure ferrite-austénite. Cet acier est ensuite trempé pour obtenir de la martensite à partir de l'austénite.
Un tel procédé permet d'obtenir des charges à la rupture élevées, mais ne répond pas au besoin d'une limite élastique élevée. Par exemple, pour des charges à la rupture données de 800 à 950 MPa, la limite élastique varie de 415 à 635 MPa, soit dans un rapport de 50 à 70% de la charge à la rupture.
Il est également connu dans le DE-A-2923.532, un acier inoxydable ferritique pour chaínes transporteuses, obtenu à partir de la composition pondérale suivante :
  • carbone compris entre 0,03 et 0,06%
  • silicium inférieur à 1%
  • manganèse inférieur à 1%
  • chrome compris entre 16 et 17,5%
  • nickel compris entre 0,8 et 1%,
   le reste étant du fer.
Après recuit, l'acier inoxydable est laminé à un taux compris entre 18 et 25%, afin d'obtenir les caractéristiques mécaniques suivantes :
  • charge à la rupture comprise entre 750 et 800 MPa
  • limite élastique supérieure à 600 MPa
  • allongement supérieur à 10%
Un tel acier présente une limite élastique correspondant à environ 75% de la charge à la rupture, mais les caractéristiques mécaniques obtenues sont trop faibles pour une application envisagée comme par exemple la fabrication de chaínes transporteuses.
D'autre part, on connaít dans le FR-A-1 555 907 un procédé de fabrication de tôles ou bandes d'acier inoxydable de la série ferritique contenant moins de 0,15% en poids de carbone et 13 à 25% en poids de chrome qui consiste à recuire une bande laminée à chaud dans une gamme de température de 900 à 1000°C pour laquelle coexistent les phases austénite et ferrite, à la refroidir ensuite par refroidissement à l'air ou à une vitesse supérieure au refroidissement à l'air, de manière à donner une structure ferritique contenant une phase martensite en dispersion, à laminer à froid la bande recuite présentant cette structure avec au moins une fois une réduction supérieure à 30% et à la soumettre finalement à un recuit.
On connaít également dans EP-A-425 768, comme état de la technique sous l'article 54(3) CBE, un procédé d'élaboration d'un acier inoxydable notamment pour chaíne transporteuse dont la composition pondérale est la suivante:
  • carbone inférieur à 0,03%
  • silicium inférieur à 0,10%
  • manganèse inférieur à 0,10%
  • phosphore inférieur à 0,025%
  • soufre inférieur à 0,010%
  • aluminium inférieur à 0,10%
  • chrome compris entre 6 et 10%
  • nickel compris entre 7 et 10%
  • molybdène entre 1,8 et 5,5%
  • Titane compris entre 0,5 et 1%
Dans ce procédé, l'acier est soumis à une trempe pour obtenir une structure biphasée ferrite-martensite. Il est également précisé dans ce document qu'une étape d'écrouissage n'est pas nécessaire.
La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients en proposant une chaíne transporteuse réalisée à partir d'un acier inoxydable de haute limite élastique et de haute charge à la rupture et présentant de plus, de bonnes caractéristiques en refendage, découpage, malléabilité et tenue à la corrosion et à l'abrasion.
La présente invention a donc pour objet une chaíne transporteuse réalisée à partir d'un acier inoxydable à structure biphasée ferrite martensite, caractérisée en ce que l'acier de composition pondérale suivante :
  • carbone inférieur à 0,10%
  • chrome compris entre 16 et 20%
  • nickel compris entre 0,2 et 2%
  • manganèse inférieur à 2%
  • cuivre inférieur à 2%
  • éventuellement moins de 2,5% de molybdène
   le reste étant du fer, et des impuretés inhérentes au mode d'élaboration,
et dont les différentes teneurs répondent à la relation : 20 C% + 1,1 Ni% + 13 (Mn + Cu)% = 1,5 à 2,5 présente des phases ferritiques ou martensitiques dans une proportion comprise entre 40 et 60% et est soumis successivement à :
  • une trempe après élévation à une température comprise entre 800 à 1200°C,
  • et au moins un écrouissage à un taux supérieur à 15%.
Selon d'autres caractéristiques :
  • la teneur en carbone est inférieure à 0,05%,
  • l'acier est soumis à une trempe après une élévation de température comprise entre 900 et 1100°C,
  • les phases ferritiques ou martensitiques sont dans une proportion d'environ 50%,
  • l'acier présente une charge à la rupture supérieure à 900 MPa, une limite élastique supérieure à 800 MPa, la limite étant supérieure ou égale à 90% de la charge à la rupture.
Les caractéristiques et avantages apparaítront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, faite en se référant aux dessins annexés qui représentent les courbes de charge à la rupture (Rm), de limite élastique (Rp 0,2) et d'allongement (A %), en fonction du taux d'écrouissage.
Dans un exemple de réalisation selon l'invention, il a été élaboré deux aciers inoxydables dits à 17% de chrome dont les compositions sont les suivantes :
Acier A :
C = 0,02% ; Cr = 16,5% ; Ni = 1,4% Mn= 0,40% ; Cu = 0,05% ;
Acier B :
C = 0,04% ; Cr = 16,5% ; Ni = 1,4% ; Mn= 0,35% ; Cu = 0,05% ;
le reste étant du fer et des impuretés inhérentes au mode d'élaboration.
Les teneurs définies répondent à la relation : 20C% + 1,1 Ni% + 13 (Mn+Cu)% = 1,5 à 2,5, la somme algébrique des compositions étant égale à 2,1 pour l'acier A et 2,5 pour l'acier B.
Selon l'invention, il a été obtenu une structure ferritique-martensitique en soumettant les aciers de compositions définies ci-dessus, à une trempe après une élévation de température desdits aciers entre 900 et 1100°C pendant quelques minutes.
Traditionnellement, les aciers riches en martensite sont peu ou pas utilisés à cause de leur fragilité et des risques de casse qu'ils entraínent dans des opérations de laminage et lors de la conformation de pièces.
D'une manière inattendue, aucun incident n'est apparu lors de l'écrouissage de ces aciers biphasés ferrito-martensitiques par laminage.
Les aciers après élaboration et traitements thermiques et mécaniques, présentent, comme représenté sur les figures 1 et 2, d'une part une charge à la rupture de 1070 MPa, une limite élastique sensiblement égale à 1050 MPa, un allongement de 6% pour un écrouissage de 40% de l'acier A et, d'autre part une charge à la rupture de 1180 MPa, une limite élastique égale à environ 1140 MPa, un allongement de 3,5% pour un écrouissage de 40% de l'acier B.
De plus, l'amélioration de la résistance à l'abrasion assurée par une augmentation des caractéristiques mécaniques par écrouissage : charge à la rupture, limite élastique..., est renforcée par la présence d'une phase martensitique dans une structure ferritique formant l'acier biphasé.
Après l'obtention de la tôle d'acier biphasé et écroui, des opérations de façonnage ont permis de réaliser un élément de chaíne transporteuse, le façonnage comportant des opérations de refendage, découpage et roulage.
Il a été constaté que les aciers A et B selon l'invention, réalisés sous forme de tôle, malgré un pourcentage respectivement de 50% et 55% de martensite et malgré un écrouissage supérieur à 40% présentent une excellente aptitude pour la réalisation de pièces, tels que par exemple des maillons de chaíne transporteuse.
La tenue en traction de l'élément de chaíne transporteuse, comparativement à des chaínes transporteuses existantes en acier du type 430 écroui, est supérieure de 40%. Il est également constaté que la résistance à la corrosion est améliorée avec l'acier selon l'invention.
Une teneur en carbone trop élevée provoque une sensibilisation à la corrosion intergranulaire. Les teneurs en carbone choisies dans la composition des aciers et le procédé selon l'invention, diminuent fortement la précipitation des carbures de chrome, à l'origine de la sensibilisation des aciers inoxydables à la corrosion intergranulaire, mais également à la corrosion en milieu aqueux chloruré.
L'introduction, dans la composition de l'acier, de moins de 2,5% de molybdène augmente la résistance à la corrosion et plus particulièrement la résistance à la corrosion en milieu aqueux chloruré.
Le procédé selon l'invention peut être utilisé avec des produits de formes variées, tôles, barres, tubes, fils...

Claims (6)

  1. Chaíne transporteuse réalisée à partir d'un acier inoxydable a haute limite élastique et à haute charge à la rupture, à structure biphasée ferrite martensite, présentant une bonne malléabilité et une haute résistance à l'abrasion, caractériséeen ce que l'acier de composition pondérale suivante :
    carbone inférieur à 0,10%
    chrome compris entre 16 et 20%
    nickel compris entre 0,2 et 2%
    manganèse inférieur à 2%
    cuivre inférieur à 2%
    éventuellement moins de 2,5% de molybdène
       le reste étant du fer et des impuretés inhérentes au mode d'élaboration,
    et dont les différentes teneurs répondent à la relation 20 C% + 1,1 Ni% + 13 (Mn + Cu)% = 1,5 à 2,5 présente des phases ferritiques ou martensitiques dans une proportion comprise entre 40 et 60% et est soumis successivement à :
    une trempe après élévation à une température comprise entre 800 à 1200°C,
    et au moins un écrouissage à un taux supérieur à 15%
  2. Chaíne transporteuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la teneur en carbone de l'acier est inférieure à 0,05%.
  3. Chaíne transporteuse selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'acier est soumis à une trempe après une élévation de température comprise entre 900 et 1100°C.
  4. Chaíne transporteuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les phases ferritiques ou martensitiques sont dans une proportion d'environ 50%.
  5. Chaíne transporteuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'il présente une charge à la rupture supérieure à 900 MPa.
  6. Chaíne transporteuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'il présente une limite élastique supérieure à 800 MPa, la limite élastique étant supérieure ou égale à 90% de la charge à la rupture.
EP91403475A 1990-12-27 1991-12-19 Chaíne transporteuse Expired - Lifetime EP0493218B1 (fr)

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