EP0703298A1 - Procédé de fabrication d'un acier présentant une bonne aptitude à la mise en forme et une bonne résistance à l'indentation - Google Patents

Procédé de fabrication d'un acier présentant une bonne aptitude à la mise en forme et une bonne résistance à l'indentation Download PDF

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EP0703298A1
EP0703298A1 EP95401923A EP95401923A EP0703298A1 EP 0703298 A1 EP0703298 A1 EP 0703298A1 EP 95401923 A EP95401923 A EP 95401923A EP 95401923 A EP95401923 A EP 95401923A EP 0703298 A1 EP0703298 A1 EP 0703298A1
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EP
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annealing
temperature
carbon
sheet
steel
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José Manuel Rubianes
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Original Assignee
Sollac SA
Lorraine de Laminage Continu SA SOLLAC
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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
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • C21D9/48—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals deep-drawing sheets
    • 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
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/04—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips to produce plates or strips for deep-drawing

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a mild low carbon steel having good formability and good resistance to indentation, as well as a sheet obtained by this method.
  • the non-deformed parts retain their initial elastic limit Re and the deformed parts have an increased elastic limit due to the hardening they have undergone.
  • these elements When these elements are shaped, they are generally painted and undergo a heat treatment in order to cure the paint.
  • the elastic limit of the element may increase, which results in a significant hardening of said element.
  • the steel sheet used from the cold rolled and annealed coil must have the lowest possible elastic limit Re to facilitate shaping, and also that on the finished part, that is to say after the paint has cured, the elastic limit Re is raised so that the part has good resistance to indentation, of the gravel type or marking of surfaces by contact with small objects (typical case of the contact of the key around the lock on an automobile door), and in order to reduce its thickness and thus reduce its weight, which is a very important factor in the automotive field.
  • a first solution for obtaining a steel having a good BH property consists in developing a steel calmed with aluminum, without addition of titanium, nor niobium, either in continuous annealing, or in base annealing, with possibly addition of phosphorus and / or manganese and / or silicon.
  • This type of steel allows an increase in the elastic limit due to BH of the order of 40 MPa.
  • the disadvantage of this solution is that the steel obtained is an aging steel, and if a higher level of BH property is desired, the steel will be even more aging and will have too much carbon in solution.
  • a second solution consists in producing an IF steel under stoichiometric in continuous annealing.
  • These steels are produced by adding titanium and / or niobium, which will precipitate with nitrogen and carbon from the steel, in the form, among other things, of titanium nitride, titanium carbide and / or niobium. .
  • Controlling the content of titanium and / or niobium as well as carbon and nitrogen makes it possible to control, during the production of steel, the carbon content remaining in solution in the steel.
  • a third solution consists in developing the steel by so-called IF CHRX.
  • These steels are produced by adding titanium and / or niobium, in quantities such that they allow all of the nitrogen and carbon in solution to be trapped. This steel is then continuously annealed at a temperature above 850 ° C and cools very quickly at a speed above 80 ° C per second.
  • This solution also often leads to a medium level of the BH property of the steel in order to overcome the aging problem.
  • the present invention relates to a method of manufacturing a mild steel which overcomes these drawbacks and improves the aging / BH property compromise.
  • the present invention relates more particularly to a process for manufacturing a low carbon mild steel sheet by rolling with hot of a slab, then cold rolling of the hot-rolled sheet, and annealing of the cold-rolled sheet, characterized in that the annealing of the cold-rolled sheet is an annealing of recrystallization and dissolution of the carbon contained in the steel, followed by a possible over-aging stage such that the dissolved carbon content is greater than a determined value, and in that after this annealing, or subjecting the sheet to a second annealing at low temperature which precipitates the carbon in solution in the form of iron carbide, and a hardening operation is carried out by light rolling, called a "skin-pass".
  • the present invention also relates to a low carbon mild steel sheet obtained by this process.
  • the invention relates to a method for manufacturing a low carbon mild steel sheet by hot rolling a slab, then cold rolling the hot rolled sheet, and annealing the cold rolled sheet.
  • the invention consists in carrying out after cold rolling a first continuous annealing which makes it possible to dissolve the carbon contained in the steel followed by a possible overaging stage which reprecipitates the carbon in solution while limiting the drop in the carbon content in solution in the steel to 6 ppm, and then to carry out a second annealing at low temperature which precipitates the carbon in solution in the form of carbide iron, and a hardening operation is carried out by light rolling called "skin-pass".
  • Low carbon mild steel is a steel having the following composition in thousandths of a weight percent: carbon 1 at 100 phosphorus 0 at 100 aluminum 10 at 100 manganese 0 at 1000 nitrogen 1 at 10 silicon 0 at 1000 sulfur 0 at 25, the rest being iron and residuals from the production process.
  • the cycle of the first annealing consists of raising the temperature of the sheet to a temperature t1 between 750 and 900 ° C and maintaining this temperature for a period of 30 seconds to 10 minutes, then cooling the sheet up to a temperature t2 and to maintain this temperature t2 for a determined time to achieve an over-aging plateau.
  • the overaging stage is not necessarily isothermal, but, as shown in FIG. 1, we can admit a change in temperature during this level.
  • the conditions of temperature t2 and of duration of the overage plateau are, as seen in FIG. 2, included in the unshaded domain represented on a duration / temperature graph by the rectangle defined by the abscissae 0 and 2 mm and the ordinates 0 and 850 ° C, except for the hatched portion A delimited by points A1, A2, A3, A4, A1, whose duration / temperature coordinates are as follows: A1: 15 mins. 440 ° C A2: 40 sec. 440 ° C A3: 40 sec. 350 ° C A4: 15 mins. 250 ° C
  • the curve connecting points A3 and A4 is not a straight line like that connecting points A1 to A2, A2 to A3 and A4 to A1, but is curvilinear.
  • the overaging stage can be completely eliminated, the point of coordinates (0,0) being part of the domain.
  • the speed of cooling of the sheet to pass from the annealing temperature t1 to that of the cooling level t2 and after the cooling level is not of great importance in the process according to the invention and can for example be between 1 and 1000 ° C.
  • the conditions of temperature and duration of the second annealing at low temperature are included in the domain represented on a duration / temperature curve by the portion B not hatched delimited by points B1, B2, B3, B4, B5, B6, B1 whose duration / temperature coordinates are as follows: B1: 1 hr 50 ° C B2: 3 mins 170 ° C B3: 8 p.m. 170 ° C B4: 48 h 120 ° C B5: 100 h 120 ° C B6: 100 h 40 ° C
  • the second annealing takes place at a temperature of the order of 75 ° C for a long period of the order of 25 hours.
  • This second annealing at low temperature makes it possible to precipitate part of the carbon in solution in the form of iron carbide and therefore to reduce the carbon content in solution, which allows the steel to have good aging properties and therefore does not not degrade too much during storage.
  • part of the iron carbide will dissolve to reform the carbon in solution, which results in good BH property.
  • the invention therefore consists in limiting the drop in the carbon content in solution during the first annealing in order to keep a content of the order of 10 to 15 ppm, then transforming this carbon into solution into iron carbide during second annealing, to reform a sufficient quantity of carbon in solution after curing the paint in order to give the part after curing the paint good BH properties.
  • Iron carbides that are not redissolved have a beneficial influence on the BH property.
  • This steel after cold rolling underwent a first annealing at 800 ° C with an overaging plateau at 400 ° C for 30 seconds.
  • Each sample was then subjected to a heat treatment similar to that of painting paint, ie at 170 ° C. for 20 minutes.
  • the BH2 was also calculated, that is to say the BH at 2% deformation.
  • the specimen produced after the first heat treatment was stretched to lengthen it by 2% and the baking heat treatment was carried out.
  • Each sample was stored for 30 days at room temperature to control their aging.
  • the work hardening coefficient was measured after 6 days, 9 days, 15 days, 22 days and 30 days.
  • the work hardening coefficient does not change significantly over time and remains high, which means that the natural aging of the mechanical characteristics remains limited.

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Abstract

L'invention a pour objet un procédé de fabrication d'une tôle en acier doux bas carbone par laminage à chaud d'une brame, puis laminage à froid de la tôle laminée à chaud, et recuit de la tôle laminée à froid dans lequel le recuit de la tôle laminée à froid est un premier recuit continu qui contrôle la teneur en carbone en solution dans l'acier et en ce qu'après ce recuit, on soumet la tôle à un second recuit à basse température qui précipite le carbone en solution sous forme de carbure de fer. L'invention a également pour objet une tôle en acier doux obtenue par ce procédé.

Description

  • La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un acier doux à bas carbone présentant une bonne aptitude à la mise en forme et une bonne résistance à l'indentation, ainsi qu'une tôle obtenue par ce procédé.
  • Dans le domaine, par exemple de l'automobile, de l'électroménager ou de l'ameublement métallique, il est connu d'utiliser des tôles en acier doux à bas carbone obtenues par laminage à chaud d'une brame, puis laminage à froid et recuit de la bande laminée à chaud, le recuit étant soit un recuit continu, soit un recuit base.
  • Lorsque l'on utilise ce type de tôle, par exemple pour faire des éléments de robe de carrosserie automobile ou de carrosserie d'appareil électroménager, celle-ci est mise en forme par emboutissage ou par pliage.
  • Pendant l'opération de mise en forme, les parties non déformées conservent leur limite d'élasticité initiale Re et les parties déformées ont une limite élastique augmentée du fait de l'écrouissage qu'elles ont subi.
  • Lorsque ces éléments sont mis en forme, ils sont généralement mis en peinture et subissent un traitement thermique dans le but d'effectuer la cuisson de la peinture.
  • A l'issue de ce traitement thermique, la limite élastique de l'élément peut augmenter, ce qui se traduit par un durcissement important dudit élément.
  • Ce phénomène de durcissement secondaire à la cuisson de la peinture est connu sous le nom de "Bake Hardening", communément appelé BH.
  • Pour réaliser des éléments de robe de carrosserie automobile par exemple, il faut que la tôle d'acier utilisée issue de la bobine laminée à froid et recuite présente une limite d'élasticité Re la plus faible possible pour faciliter la mise en forme et il faut également que sur la pièce finie, c'est à dire après cuisson de la peinture, la limite d'élasticité Re soit elevée afin que la pièce présente une bonne résistance à l'indentation, du type gravillonnage ou marquage des surfaces par contact de petits objets (cas typique du contact de la clé autour de la serrure sur une portière automobile), et afin d'en réduire l'épaisseur et ainsi d'en réduire le poids, ce qui est un facteur très important dans le domaine automobile.
  • Or on sait que l'augmentation de la limite d'élasticité des parties déformées dépend de la déformation subie par la tôle lors de sa mise en forme.
  • Ce type d'augmentation de la limite d'élasticité est dicté par la forme de la pièce et est donc subie, il est difficile de la maîtriser sans passer par une modification de la forme.
  • Il est connu pour obtenir une tôle en acier doux présentant une bonne aptitude à l'emboutissage, donc une limite d'élasticité relativement faible, et une bonne résistance à l'indentation de la pièce emboutie, donc une limite d'élasticité relativement élevée, de maximiser la propriété BH de durcissement secondaire de l'acier à la cuisson.
  • Ces propriétés sont maximisées par voie métallurgique.
  • Une première solution pour obtenir un acier possédant une bonne propriété BH consiste à élaborer un acier calmé à l'aluminium, sans ajout de titane, ni niobium, soit en recuit continu, soit en recuit base, avec éventuellement ajout de phosphore et/ou de manganèse et/ou de silicium.
  • Ce type d'acier permet une augmentation de la limite d'élasticité dûe au BH de l'ordre de 40 MPa.
  • L'inconvénient de cette solution est que l'acier obtenu est un acier vieillissant, et si on désire un niveau de propriété BH plus élevé, l'acier sera encore plus vieillissant et possédera trop de carbone en solution, .
  • Les caractéristiques mécaniques d'un tel acier se dégradent donc au cours du temps, pendant le stockage en particulier.
  • En effet la limite d'élasticité croît, l'allongement après rupture et le coefficient d'écrouissage décroissent.
  • Ainsi, pendant le stockage de la bobine, ses qualités d'emboutissage se dégradent rapidement et on peut voir apparaître un palier de limite d'élasticité avec un risque, dans ce cas, de formation de vermiculure lors de la mise en forme.
  • Une seconde solution consiste à réaliser un acier IF sous stoechiométrique en recuit continu.
  • Ces aciers sont élaborés par ajout de titane et/ou de niobium, qui vont précipiter avec l'azote et le carbone de l'acier, sous la forme, entre autre, de nitrure de titane, de carbure de titane et/ou de niobium.
  • Le contrôle de la teneur en titane et/ou en niobium ainsi qu'en carbone et en azote permet de contrôler, lors de l'élaboration de l'acier, la teneur en carbone restant en solution dans l'acier.
  • Pour obtenir la propriété BH, il est nécessaire de ne pas piéger tout le carbone de l'acier mais une partie seulement.
  • En effet, si on piège la totalité du carbone contenu dans l'acier, celui-ci ne présente plus de carbone en solution et on obtient une tôle en acier certes non vieillissant, mais ne présentant aucune propriété BH.
  • Il est donc nécessaire de laisser une petite quantité de carbone en solution qui permette un compromis vieillissement/ propriété BH, ce qui est le cas par le dosage sous stoechiométrique du titane et/ou du niobium.
  • L'inconvénient de cette solution réside dans sa faisabilité.
  • Il est en effet difficile et complexe de contrôler avec précision les teneurs en titane, niobium, carbone, azote dans l'acier pour doser correctement le carbone en solution, la précision requise pour obtenir l'effet recherché étant de l'ordre du ppm (partie par million).
  • Du fait de cette difficulté, on obtient très souvent un acier dont la propriété BH est faible afin de garantir un niveau de vieillissement faible.
  • Une troisième solution consiste à élaborer l'acier par voie dite IF CHRX.
  • Ces aciers sont élaborés par ajout de titane et/ou de niobium, en quantités telles qu'elles permettent de piéger la totalité de l'azote et du carbone en solution. Cet acier est ensuite recuit en continu à une température supérieure à 850°C et refroidit très rapidement à une vitesse supérieure à 80°C par seconde.
  • Ainsi lors de l'élaboration de l'acier, la totalité du carbone est piégée par le niobium et/ou le titane. Pendant le recuit à très haute température, une partie du carbone piégé se redissous et le refroidissement très rapide évite la reprécipitation du carbone.
  • L'inconvénient de cette solution est d'une part le contrôle de la teneur en titane, niobium, carbone et azote qui, bien que moins contraignant que dans la solution précédente, reste toutefois complexe, et dans le coût et la faisabilité du recuit et du refroidissement rapide nécessaire pour obtenir l'effet recherché.
  • Cette solution conduit également souvent à un niveau moyen de la propriété BH de l'acier en vue de s'affranchir du problème de vieillissement.
  • La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un acier doux permettant de s'affranchir de ces inconvénients et d'améliorer le compromis vieillissement / propriété BH.
  • La présente invention concerne plus particulièrement un procédé de fabrication d'une tôle en acier doux bas carbone par laminage à chaud d'une brame, puis laminage à froid de la tôle laminée à chaud, et recuit de la tôle laminée à froid, caractérisé en ce que le recuit de la tôle laminée à froid est un recuit de recristallisation et de mise en solution du carbone contenu dans l'acier, suivi d'un éventuel palier de survieillissement tel que la teneur en carbone dissous soit supérieure à une valeur déterminée, et en ce que après ce recuit, ou soumet la tôle à un second recuit à basse température qui précipite le carbone en solution sous forme de carbure de fer, et on effectue une opération d'écrouissage par laminage léger, appelée "skin-pass".
  • Selon d'autres caractéristiques de l'invention,
    • La teneur en carbone dissous dans l'acier à l'issue du premier recuit est supérieure à 6 ppm, de préférence supérieure à 10 ppm,
    • le recuit de la tôle laminée à froid s'effectue à une température comprise entre 750 et 900°C pendant une durée déterminée, suivi d'un palier de survieillissement dont les conditions de température et de recuit sont comprises dans le domaine représenté sur un graphique durée / température par le rectangle défini par les abscisses 0 et 15 mn et les ordonnés 0 et 900°C, excepté la portion A délimitée par les points A1(15mn,440°C), A2(40'',440°C), A3(40'',350°C), A4(15 mn,250°C), la courbe reliant les points A3 et A4 étant curviligne,
    • la vitesse de refroidissement de la tôle pour passer de la température de recuit à celle du palier de refroidissement et après le palier de refroidissement est comprise entre 1 et 1000°C par seconde,
    • les conditions de température et de durée du second recuit à basse température sont comprises dans le domaine représenté sur un graphique durée/température par la portion B délimitée par les points B1(1h,50°C); B2(3',170°C), B3(20h,170°C), B4(48h,120°C), B5(100h,120°C), B6(100h, 40°C), B1,
    • le second recuit s'effectue à une température de l'ordre de 75°C pendant une durée longue de l'ordre de 25 heures,
    • l'acier doux bas carbone est un acier ayant la composition suivante en millièmes de pourcent pondéral :
    carbone 1 à 100
    phosphore 0 à 100
    aluminium 10 à 100
    manganèse 0 à 1000
    azote 1 à 10
    silicium 0 à 1000
    soufre 0 à 25,

    le reste étant du fer et des résiduels issus du procédé d'élaboration.
  • La présente invention concerne également une tôle en acier doux à bas carbone obtenue selon ce procédé.
  • Les caractéristiques et avantages apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
    • La figure 1 représente le cycle du premier recuit de la tôle laminée à froid.
    • La figure 2 représente le domaine du palier de survieillissement.
    • La figure 3 représente le domaine du second recuit à basse température.
    • Les figures 4 et 5 représentent l'augmentation de la limite d'élasticité d'un acier doux inhérente à sa propriété BH.
  • L'invention concerne un procédé de fabrication d'une tôle en acier doux bas carbone par laminage à chaud d'une brame, puis laminage à froid de la tôle laminée à chaud, et recuit de la tôle laminée à froid.
  • Pour que cette tôle présente de bonnes caractéristiques en propriété BH et en propriété de vieillissement, l'invention consiste à effectuer après le laminage à froid un premier recuit continu qui permet de mettre en solution le carbone contenu dans l'acier suivi d'un éventuel palier de survieillissement qui reprécipite le carbone en solution tout en limitant la baisse de la teneur en carbone en solution dans l'acier à 6 ppm, et à effectuer ensuite un second recuit à basse température qui précipite le carbone en solution sous forme de carbure de fer, et on effectue une opération d'écrouissage par laminage léger appelée "skin-pass".
  • L'acier doux bas carbone est un acier ayant la composition suivante en millièmes de pourcent pondéral :
    carbone 1 à 100
    phosphore 0 à 100
    aluminium 10 à 100
    manganèse 0 à 1000
    azote 1 à 10
    silicium 0 à 1000
    soufre 0 à 25,

    le reste étant du fer et des résiduels issus du procédé d'élaboration.
  • On peut également utiliser un acier ayant une composition semblable à celle décrite ci-dessus avec en plus ajout de titane et/ou de niobium dans le but de piéger une partie de l'azote et du carbone par voie classique, à condition de laisser une quantité de carbone non combiné suffisante pour former les carbures de fer.
  • Comme on le voit à la figure 1 le cycle du premier recuit consiste à élever la température de la tôle à une température t1 comprise entre 750 et 900°C et à maintenir cette température pendant une durée de 30 secondes à 10 minutes, puis à refroidir la tôle jusqu'à une température t2 et à maintenir cette température t2 pendant un temps déterminé pour réaliser un palier de survieillissement.
  • Il est également possible de refroidir la tôle jusqu'à une température t3, inférieure à t2, et de rechauffer la tôle rapidement jusqu'à la température t2, et maintenir cette température t2 pendant un temps déterminé pour réaliser un palier de survieillissement.
  • Le palier de survieillissement n'est pas obligatoirement isotherme, mais, comme représenté à la Fig. 1, on peut admettre une évolution de la température pendant ce palier.
  • Les conditions de température t2 et de durée du palier de survieillissement sont, comme on le voit à la figure 2, comprises dans le domaine non hachuré représenté sur un graphique durée / température par le rectangle défini par les abscisses 0 et 2 mm et les ordonnés 0 et 850°C, excepté la portion A hachurée délimitée par les points A1, A2, A3, A4, A1, dont les coordonnées durée / température sont les suivantes :
    A1 : 15 mn. 440°C
    A2 : 40 sec. 440°C
    A3 : 40 sec. 350°C
    A4 : 15 mn. 250°C
  • La courbe reliant les points A3 et A4 n'est pas une droite comme celle reliant les points A1 à A2, A2 à A3 et A4 à A1, mais est curviligne.
  • Ainsi, comme on le voit à la figure 2, on peut supprimer complètement le palier de survieillissement, le point de coordonnées (0,0) faisant partie du domaine.
  • La vitesse de refroidissement de la tôle pour passer de la température de recuit t1 à celle du palier de refroidissement t2 et après le palier de refroidissement n'a pas une grande importance dans le procédé selon l'invention et peut être par exemple comprise entre 1 et 1000°C.
  • Comme on le voit à la figure 3, les conditions de température et de durée du second recuit à basse température sont comprises dans le domaine représenté sur une courbe durée / température par la portion B non hachurée délimitée par les points B1, B2, B3, B4, B5, B6, B1 dont les coordonnées durée / température sont les suivantes :
    B1 : 1 h 50°C
    B2 : 3 mn 170°C
    B3 : 20 h 170°C
    B4 : 48 h 120°C
    B5 : 100 h 120°C
    B6 : 100 h 40°C
  • De manière preférentielle, le second recuit s'effectue à une température de l'ordre de 75°C pendant une durée longue de l'ordre de 25 heures.
  • Ce second recuit à basse température permet de précipiter une partie du carbone en solution sous forme de carbure de fer et donc de diminuer la teneur en carbone en solution ce qui permet à l'acier d'avoir de bonnes propriétés au vieillissement et donc de ne pas trop se dégrader lors du stockage.
  • Pendant la cuisson de la peinture, après mise en forme et mise en peinture de la pièce, une partie du carbure de fer va se dissoudre pour reformer du carbone en solution ce qui entraîne une bonne propriété BH.
  • L'invention consiste donc lors du premier recuit à limiter la baisse de la teneur en carbone en solution afin d'en conserver une teneur de l'ordre de 10 à 15 ppm, puis de transformer ce carbone en solution en carbure de fer lors de second recuit, pour reformer une quantité suffisante de carbone en solution après cuisson de la peinture afin de conférer à la pièce après cuisson de la peinture de bonnes propriétés BH.
  • Les carbures de fer non remis en solution exercent une influence bénéfique sur la propriété BH.
  • Plusieurs essais ont été réalisés sur un acier dont la composition est la suivante en millième de pour cent pondéral.
    C Mn P S N Al Si Cu
    19 203 9 9 5 52 1 12
    Ni Cr Sn Nb Ti Mo
    30 15 1 <5 <5 3
  • Cet acier après laminage à froid a subi un premier recuit à 800°C avec un palier de survieillissement à 400°C pendant 30 secondes.
  • Plusieurs échantillons ont été prélevés et on a fait subir à ces divers échantillons un second recuit à basse température dans des conditions différentes et les échantillons ont subi une opération de skin-pass jusqu'à effacement du palier de limite élastique.
  • Chaque échantillon a alors subi un traitement thermique similaire à celui d'une cuisson de peinture soit à 170°C pendant 20 minutes.
  • Pour chaque échantillon, on a relevé les caractéristiques mécaniques en sens travers par rapport à la direction de laminage, le coefficient d'écrouissage n et l'allongement du palier de limite d'élasticité en pourcentage de déformation plastique P%, après le second traitement thermique à basse température ainsi qu'après le traitement thermique de cuisson de la peinture.
  • Les caractéristiques mécaniques ont été relevées sur des éprouvettes ISO 12,5 x 50 selon la norme NF EN 10002-1.
  • On a pu ainsi calculer le BHo sans prédéformation, c'est à dire à 0% de déformation.
  • Comme on le voit à la figure 4, le calcul du BHo a consisté à faire la différence entre la limite inférieure d'écoulement après traitement thermique de cuisson ReL et la limite d'élasticité avant traitement thermique de cuisson Re.
  • On a également calculé le BH2, c'est à dire le BH à 2% de déformation.
  • Pour cela, on a étiré l'éprouvette réalisée après le premier traitement thermique pour l'allonger de 2% et on a effectué le traitement thermique de cuisson.
  • Comme on le voit à la figure 5, le calcul du BH2 prend en compte la contrainte d'écoulement plastique après déformation Rp2% avant traitement de cuisson et la limite inférieure d'écoulement après traitement de cuisson.
  • BH₂ = ReL Après traitement thermique -Rp2%)avant traitement thermique
  • Les résultats de ces essais sont reportés dans le tableau suivant :
    Figure imgb0001
    Figure imgb0002
  • On constate dans ce tableau que le BH peut dépasser 60 MPa et être compris sans problème entre 50 et 60 MPa ce qui est un accroissement important quasiment jamais atteint dans les procédés connus.
  • On constate également que l'allongement du palier de limite d'élasticité (P%) reste inférieur à 0,5 ce qui garantit l'absence d'apparition du défaut "vermicullure" lors de l'opération d'emboutissage de la tôle.
  • Chaque échantillon a été stocké 30 jours à température ambiante afin de contrôler leur vieillissement.
  • Pour cela, le coefficient d'écrouissage a été mesuré après 6 jours, 9 jours, 15 jours, 22 jours et 30 jours.
  • Les résultats de ce test de vieillissement sont reportés dans le tableau suivant :
    échantillon B C D F H
    t en jours
    0 jour 0,205 0,214 0,219 0,212 0,213
    6 jours 0,199 0,198 0,204 0,196 0,200
    9 jours 0,198 0,195 0,202 0,199 0,198
    15 jours 0,205 0,194 0,201 0,197 0,203
    22 jours 0,204 0,196 0,202 0,200 0,200
    30 jours 0,192 0,204 0,206 0,203 0,200
  • Comme on le voit sur ce tableau, le coefficient d'écrouissage n'évolue pas de façon significative dans le temps et reste élevé, ce qui signifie que le vieillissement naturel des caractéristiques mécaniques reste limité.

Claims (7)

1 - Procédé de fabrication d'une tôle en acier doux bas carbone par laminage à chaud d'une brame, puis laminage à froid de la tôle laminée à chaud, et recuit de la tôle laminée à froid, caractérisé en ce que le recuit de la tôle laminée à froid est un premier recuit de recristallisation et de mise en solution du carbone contenu dans l'acier, suivi d'un éventuel palier de survieillissement tel que la teneur en carbone dissous soit supérieure à une valeur déterminée, et en ce que après ce premier recuit, on soumet la tôle à un second recuit à basse température qui précipite le carbone en solution sous forme de carbure de fer, et on effectue une opération d'écrouissage par laminage léger, appelée "skin pass".
2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la teneur en carbone dissous dans l'acier à l'issue du premier recuit est supérieure à 6 ppm, de préférence supérieure à 10 ppm.
3 - Procédé selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le premier recuit de la tôle laminée à froid s'effectue à une température comprise entre 750 et 900° pendant une durée déterminée, suivi d'un palier de survieillissement dont les conditions de température et de recuit sont comprises dans le domaine représenté sur un graphique durée / température par le rectangle défini par les abscisses 0 et 15 mn et les ordonnés 0 et 850°C, excepté la portion A délimitée par les points A1(15mn,440°C), A2(40'',440°C), A3(40'', 350°C), A4(15mn,250°C), A1, la courbe reliant les points A3 et A4 étant curviligne.
4 - Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les conditions de température et de durée du second recuit à basse température sont comprises dans le domaine représenté sur un graphique durée / température par la portion B délimitée par les points B1(1h-50°C), B2(3',170°C), B3(20h,170°C), B4(48h,120°C), B5(100h,120°C), B6(100h,40°C), B1.
5 - Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que le second recuit s'effectue à une température de l'ordre de 75° pendant une durée de l'ordre de 25 heures.
6 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'acier doux bas carbone est un acier ayant la composition suivante en millièmes de pourcent pondéral:
Figure imgb0003
Figure imgb0004
le reste étant du fer et des résiduels issus du procédé d'élaboration.
7 - Tôle d'acier doux bas carbone, caractérisé en ce qu'elle est obtenue le procédé selon les revendications 1 à 6.
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