EP0581629A1 - Tôle pour emboutissage en rétreint et procédé pour la fabrication d'une telle tôle - Google Patents

Tôle pour emboutissage en rétreint et procédé pour la fabrication d'une telle tôle Download PDF

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EP0581629A1 EP93401739A EP93401739A EP0581629A1 EP 0581629 A1 EP0581629 A1 EP 0581629A1 EP 93401739 A EP93401739 A EP 93401739A EP 93401739 A EP93401739 A EP 93401739A EP 0581629 A1 EP0581629 A1 EP 0581629A1
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Sollac SA
Lorraine de Laminage Continu SA SOLLAC
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium

Definitions

  • the present invention relates to sheets of steel calmed with aluminum for deep-drawn stamping.
  • Such sheets must have mechanical characteristics which give them good stampability, that is to say an ability to undergo stamping without necking or breaking.
  • the mechanical characteristics of a sheet vary according to the composition of the steel constituting the sheet and according to the conditions of manufacture of the sheet.
  • cold-rolled sheets are used, that is to say obtained by cold re-rolling of sheets previously hot-rolled from a slab.
  • the height of the horns appearing during a swaged drawing is linked to variations in the anisotropy coefficient in the plane of the sheet and in particular to the plane anisotropy coefficient Ar obtained by the formula: The lower Ar in absolute value, the weaker the drawing horns.
  • the present invention aims to provide a sheet whose composition and manufacture are adapted to be able to be used in a less limited manner in shrinking stamping, with low level of stamping horns.
  • the subject of the present invention is a sheet of steel calmed with aluminum suitable for swaging stamping, the sheet being hot rolled then wound, characterized in that the steel constituting the sheet contains carbon in a proportion of between 0.02 and 0.05% by weight and of manganese in a proportion of between 0.1 and 0.3% by weight.
  • the invention also relates to a method of manufacturing a sheet suitable for swaging stamping, characterized in that a hot rolled steel slab containing carbon in a proportion between 0.02 and 0 0.05% by weight and manganese in a proportion of between 0.1 and 0.3% by weight, then the rolled sheet is hot-rolled. hot obtained, the latter then being cold rolled, then the cold rolled strip is annealed.
  • the temperature of the end of hot rolling is lower than the temperature of the apparent transformation point Ar 3 .
  • Annealing takes place at a temperature below the transformation temperature Ac 1 and is annealed in a bell.
  • the winding temperature is between approximately 200 and 500 ° C.
  • Curve A in FIGS. 1 and 2 is representative of a sheet made of boron steel, the temperature at the end of hot rolling being approximately 885 °, that is to say higher than the temperature of the point of apparent transformation, the winding temperature being 640 °.
  • the average anisotropy coefficient r m is between 0.9 and 1.1 while the plane anisotropy coefficient Ar is in absolute value generally less than 0, 3.
  • Curve B of Figures 1 and 2 is representative of a steel sheet called "standard” that is to say low carbon and hot rolled, the end temperature of hot rolling being 885 °, c ' that is, above the apparent transformation point and the winding temperature being approximately 565 °.
  • Such a sheet has good stampability, but with the drawback of having large horns after stamping when the rate of cold rolling is between 35 and 85%.
  • curve C corresponds to a sheet having a stampability close to that of standard steel sheet, that is to say practically whatever the rate of cold rolling.
  • curve C corresponds to a sheet having, after stamping, less important horns than standard steel sheet in a large area of cold re-rolling rate (between 30 and 70% approximately).
  • the invention makes it possible, in particular, in the field of cold sheets, to obtain a metal known as "without drawing horns" ( ⁇ r ⁇ 0.3) for higher re-rolling rates than in the case of '' a standard sheet (up to around 45% against 35%).
  • Curve C is the result of successive tests and represents a preferred sheet according to the invention. These tests have indeed made it possible to determine that for a sheet according to the invention, the steel calmed with aluminum contains carbon in a proportion of 0.02 to 0.05% by weight and manganese in a proportion of 0 , 1 to 0.3%, the hot rolling temperature being lower than the temperature of the apparent transformation point and the winding temperature being between 200 and 500 ° C.
  • the steel contains carbon in a proportion of 0.02 to 0.05% by weight, manganese in a proportion of 0.1 to 0.3%, aluminum in a proportion of 0, 03 to 0.07% and nitrogen in a proportion of 0.003 to 0.006%.
  • the hot rolling temperature is important because if it is rolled at a temperature greater than or equal to the transformation temperature Ar 3 , the curves representative of the sheet will be similar to curves B, that is to say that the sheet will have a coefficient d plane anisotropy Ar more important.
  • the drawing ability of the sheet will be less good, in particular, the curve representative of the average anisotropy coefficient will approach curve A.
  • An example of a preferred sheet, represented by curve C, consists of a sheet made of steel, the weight composition of which is preferably as follows: 0.03% carbon, 0.2% manganese, 0.05% d aluminum, 0.005% nitrogen, the rest being iron.
  • the preferred end of hot rolling temperature is about 30 ° C lower than the apparent processing point temperature.

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Abstract

L'invention a pour objet une tôle en acier calmé à l'aluminium adaptée à l'emboutissage en rétreint, la tôle étant obtenue par laminage à chaud puis bobinage. L'acier constituant la tôle contient du carbone dans une proportion comprise entre 0,02 et 0,05 % en poids et du manganèse dans une proportion comprise entre 0,1 et 0,3 % en poids. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une telle tôle.

Description

  • La présente invention concerne des tôles en acier calmé à l'aluminium pour emboutissage en rétreint.
  • De telles tôles doivent posséder des caractéristiques mécaniques leur conférant une bonne emboutissabilité, c'est-à-dire une aptitude à subir un emboutissage sans striction ni rupture.
  • Ces caractéristiques mécaniques doivent être également telles, qu'après emboutissage, le niveau de cornes d'emboutissage soit faible.
  • Les caractéristiques mécaniques d'une tôle varient selon la composition de l'acier constituant la tôle et selon les conditions de fabrication de la tôle.
  • Pour l'emboutissage, on utilise des tôles dites re- laminées à froid, c'est-à-dire obtenues par relaminage à froid de tôles préalablement laminées à chaud à partir d'une brame.
  • Selon le taux de relaminage à froid, c'est-à-dire le taux de réduction de l'épaisseur de la tôle, on obtient des tôles ayant des caractéristiques mécaniques variables que l'on classe principalement en deux catégories :
    • - les tôles à froid pour lesquelles le taux de relaminage est compris entre 35 et 75 %,
    • - les tôles pour emballage pour lesquelles le taux de relaminage à froid est compris entre 75 et 90 %.
  • Pour de telles tôles, on admet que l'emboutissabilité en rétreint est mesurée par le coefficient d'anisotropie moyen rm.
  • Pour déterminer le coefficient d'anisotropie moyen rm, on mesure, après relaminage à froid, pour un taux de relaminage déterminé :
    • - ro, c'est-à-dire le coefficient d'anisotropie dans la direction de laminage ;
    • - r45, c'est-à-dire le coefficient d'anisotropie dans une direction située à 45° par rapport au sens de laminage ;
    • - r90, c'est-à-dire le coefficient d'anisotropie dans une direction perpendiculaire au sens de laminage.
  • Ayant déterminé ces trois valeurs, le coefficient d'anisotropie moyen rm est obtenu par la formule :
    Figure imgb0001
  • L'emboutissabilité en rétreint est d'autant meilleure que la valeur de rm est élevée.
  • Par ailleurs, il est admis que la hauteur des cornes apparaissant lors d'un emboutissage en rétreint, est liée aux variations du coefficient d'anisotropie dans le plan de la tôle et en particulier au coefficient d'anisotropie plane Ar obtenu par la formule :
    Figure imgb0002
    Plus Ar en valeur absolue est faible, plus les cornes d'emboutissage seront faibles.
  • Lorsque Ar en valeur absolue est inférieur à 0,3, on constate que les cornes d'emboutissage sont pratiquement inexistantes.
  • En effectuant ces mesures pour différents taux de relaminage à froid, on établit les courbes représentant l'évolution du coefficient d'anisotropie moyen rm et du coefficient d'anisotropie plane Ar en fonction du taux de relaminage à froid, ce qui permet de déterminer l'aptitude à l'emboutissage en rétreint avec faible apparition de cornes, et de comparer ces courbes à celles d'autres tôles éventuellement utilisables pour l'emboutissage en rétreint.
  • En établissant les courbes définies ci-dessus pour les tôles actuellement connues, on constate que certaines tôles possèdent une emboutissabilité insuffisante alors que d'autres tôles peuvent être aisément embouties mais possèdent un coefficient d'anisotropie plane Ar trop élevé dans une plage importante de taux de relaminage à froid.
  • L'utilisation satisfaisante de ces autres tôles pour l'emboutissage en rétreint est donc limitée à une plage de taux de relaminage relativement réduite, si les cornes d'emboutissage doivent être peu importantes.
  • Pour remédier à ces inconvénients, la présente invention a pour but de fournir une tôle dont la composition et la fabrication sont adaptées pour pouvoir être utilisée de manière moins limitée en emboutissage en rétreint, avec faible niveau de cornes d'emboutissage.
  • A cet effet, la présente invention a pour objet une tôle d'acier calmé à l'aluminium adaptée à l'emboutissage en rétreint, la tôle étant laminée à chaud puis bobinée, caractérisée en ce que l'acier constituant la tôle contient du carbone dans une proportion comprise entre 0,02 et 0,05 % en poids et du manganèse dans une proportion comprise entre 0,1 et 0,3 % en poids.
  • Selon d'autres caractéristiques :
    • - la composition pondérale de l'acier constituant la tôle est la suivante :
    • - 0,02 à 0,05% de carbone,
    • - 0,1 à 0,3% de manganèse,
    • - 0,03 à 0,07% d'aluminium,
    • - 0,003 à 0,006% d'azote,
    • le reste étant du fer.
    • - la composition pondérale de l'acier constituant la tôle est de préférence la suivante :
    • - 0,03 % de carbone
    • - 0,2 % de manganèse
    • - 0,05 % d'aluminium
    • - 0,005% d'azote,
    • le reste étant du fer.
  • L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une tôle adaptée à l'emboutissage en rétreint, caractérisé en ce qu'on lamine à chaud une brame d'acier contenant du carbone dans une proportion comprise entre 0,02 et 0,05 % en poids et du manganèse dans une proportion comprise entre 0,1 et 0,3 % en poids, puis on bobine à chaud la tôle laminée à chaud obtenue, cette dernière étant ensuite relaminée à froid, puis on recuit la bande laminée à froid.
  • Lors de la fabrication de la tôle, la température de fin de laminage à chaud est inférieure à la température du point de transformation apparent Ar3.
  • Le recuit s'effectue à une température inférieure à la température de transformation Ac1 et est un recuit sous cloche.
  • Lors du bobinage de la tôle laminée à chaud, la température de bobinage est comprise entre 200 et 500°C environ.
  • La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, donnée à titre d'exemple et en référence aux dessins sur lesquels :
    • - La figure 1 est une courbe représentant l'évolution du coefficient d'anisotropie moyen d'une tôle relaminée à froid en fonction du taux de relaminage à froid pour respectivement une tôle en acier au bore, une tôle en acier bas-carbone, et une tôle selon l'invention ;
    • - La figure 2 est une courbe représentant l'évolution de l'anisotropie plane en fonction du taux de relaminage à froid des tôles utilisées pour établir les courbes de la figure 1.
  • La courbe A des figures 1 et 2 est représentative d'une tôle constituée d'un acier au bore, la température de fin de laminage à chaud étant d'environ 885° c'est-à-dire supérieure à la température du point de transformation apparent, la température de bobinage étant de 640°.
  • On constate que quel que soit le taux de relaminage à froid, le coefficient d'anisotropie moyen rm est compris entre 0,9 et 1,1 alors que le coefficient d'anisotropie plane Ar est en valeur absolue en général inférieur à 0,3.
  • Ceci signifie que l'emboutissabilité d'une telle tôle est insuffisante pour un bon emboutissage en rétreint, rm étant relativement faible.
  • La courbe B des figures 1 et 2 est représentative d'une tôle en acier dit "standard" c'est-à-dire à bas carbone et laminée à chaud, la température de fin de laminage à chaud étant de 885°, c'est-à-dire supérieure au point de transformation apparent et la température de bobinage étant d'environ 565°.
  • La courbe B nous permet de constater que pour une telle tôle :
    • - pour un taux de relaminage à froid compris entre 25 et 35 %, rm est supérieur à 1,2 et Ar en valeur absolue est inférieur à 0,35 ;
    • - pour un taux de relaminage à froid compris entre 35 et 85 % rm est supérieur à 1,4 et Ar est supérieur à 0,35 ;
    • - pour un taux de relaminage à froid compris entre 85 et 90 %, rm est supérieur à 1,7 et Ar en valeur absolue est inférieur à 0,3.
  • Une telle tôle possède une bonne emboutissabilité mais à l'inconvénient de présenter après emboutissage des cornes importantes lorsque le taux de relaminage à froid est compris entre 35 et 85 %.
  • Par contre, on constate (figure 1) que la courbe C correspond à une tôle ayant une emboutissabilité voisine de la tôle en acier standard, c'est-à-dire pratiquement quel que soit le taux de relaminage à froid.
  • Par ailleurs, la courbe C (voir figure 2) correspond à une tôle présentant après emboutissage des cornes moins importantes que la tôle en acier standard dans un domaine important de taux de relaminage à froid (entre 30 et 70 % environ).
  • Ainsi, l'invention permet, en particulier, dans le domaine des tôles à froid, d'obtenir un métal dit "sans cornes d'emboutissage" ( Δr ≦ 0,3) pour des taux de relaminage plus élevés que dans le cas d'une tôle standard (jusqu'à 45 % environ contre 35 %).
  • La courbe C est l'aboutissement d'essais successifs et représente une tôle préférée selon l'invention. Ces essais ont en effet permis de déterminer que pour une tôle selon l'invention, l'acier calmé à l'aluminium contient du carbone dans une proportion de 0,02 à 0,05 % en poids et du manganèse dans une proportion de 0,1 à 0,3 %, la température de laminage à chaud étant inférieure à la température du point de transformation apparent et la température de bobinage étant comprise entre 200 et 500°C.
  • De manière préférentielle, l'acier contient du carbone dans une proportion de 0,02 à 0,05% en poids, du manganèse dans une proportion de 0,1 à 0,3%, de l'aluminium dans une proportion de 0,03 à 0,07% et de l'azote dans une proportion de 0,003 à 0,006%.
  • Ces teneurs en aluminium et en azote permettent notamment d'obtenir une microstructure à grains allongés du type pan-cake favorable à l'emboutissage en rétreint.
  • La température de laminage à chaud est importante car si on lamine à une température supérieure ou égale à la température de transformation Ar3, les courbes représentatives de la tôle seront semblables aux courbes B, c'est à dire que la tôle aura un coefficient d'anisotropie plane Ar plus important.
  • De plus, si la température de laminage à chaud est inférieure à la température préconisée par l'invention, l'aptitude à l'emboutissage de la tôle sera moins bonne, en particulier, la courbe représentative du coefficient d'anisotropie moyen se rapprochera de la courbe A.
  • Un exemple de tôle préférée, représenté par la courbe C, consiste en une tôle constituée d'un acier dont la composition pondérale est de préférence la suivante : 0,03 % de carbone, 0,2 % de manganèse, 0,05 % d'aluminium, 0,005 % d'azote, le reste étant du fer.
  • La température préférée de fin de laminage à chaud est inférieure d'environ 30°C à la température du point de transformation apparent.

Claims (9)

1.- Tôle d'acier calmé à l'aluminium adaptée à l'emboutissage en rétreint, caractérisée en ce que l'acier constituant la tôle contient du carbone dans une proportion comprise entre 0,02 et 0,05 % en poids et du manganèse dans une proportion comprise entre 0,1 et 0,3 % en poids.
2.- Tôle d'acier selon la revendication 1, caractérisée en ce que la composition pondérale de l'acier constituant la tôle est la suivante :
- 0,02 à 0,05% de carbone,
- 0,1 à 0,3% de manganèse,
- 0,03 à 0,07% d'aluminium,
- 0,003 à 0,006% d'azote, le reste étant du fer.
3. Tôle d'acier selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la composition pondérale de l'acier constituant la tôle est de préférence la suivante:
- 0,03 % de carbone
- 0,2 % de manganèse
- 0,05 % d'aluminium
- 0,005% d'azote, le reste étant du fer.
4.- Procédé de fabrication d'une tôle adaptée à l'emboutissage en rétreint selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on lamine à chaud une brame d'acier contenant du carbone dans une proportion comprise entre 0,02 et 0,05 % en poids et du manganèse dans une proportion comprise entre 0,1 et 0,3 % en poids, puis on bobine à chaud la tôle laminée à chaud obtenue, cette dernière étant ensuite relaminée à froid, puis on recuit la bande laminée à froid.
5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la température de fin de laminage à chaud de la brame est inférieure à la température du point de transformation apparent Ar3.
6.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la température de fin de laminage à chaud est inférieure d'environ 30°C à la température du point de transformation apparent Ar3.
7. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le recuit s'effectue à une température inférieure à la température de transformation AC1.
8. Procédé selon les revendications 4 et 6, caractérisé en ce que le recuit est un recuit sous cloche.
9.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la température de bobinage est comprise entre 200 et 500°C environ.
EP93401739A 1992-07-23 1993-07-05 TÔle pour emboutissage en rétreint Expired - Lifetime EP0581629B1 (fr)

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FR9209107A FR2694024B1 (fr) 1992-07-23 1992-07-23 Tôle améliorée pour emboutissage en rétreint et procédé de fabrication d'une telle tôle.

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