EP0870848B1 - Acier au niobium et procédé de fabrication de produits plats à partir de celui-ci - Google Patents

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EP0870848B1
EP0870848B1 EP98200844A EP98200844A EP0870848B1 EP 0870848 B1 EP0870848 B1 EP 0870848B1 EP 98200844 A EP98200844 A EP 98200844A EP 98200844 A EP98200844 A EP 98200844A EP 0870848 B1 EP0870848 B1 EP 0870848B1
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niobium
steel
weight
proportion
steel containing
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Philippe Harlet
Helmut Ruhl
Firmin Beco
Heiko Reichelt
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ArcelorMittal Liege Upstream SA
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Cockerill Sambre SA
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    • C21D8/0473—Final recrystallisation annealing

Definitions

  • Niobium steels of this kind have already been known for a long time (see for example EP-0101740, DE-19547181 and EP-A-0421087).
  • the titanium-free steel is a steel with an ultra-low carbon content, namely less than 0.007% by weight, in which the Nb content is very much greater than the nitrogen content, around 20 times. Nitrogen is therefore in this steel entirely fixed by nitrobutene niobium and, if boron is used, it remains free and not nitrided. Boron is intended to protect the joints of ferritic grains in order to avoid brittleness when cold deformed. This steel allows the production to obtain a sheet equivalent or close to IF steels (interstitial free) which have very high drawing coefficients r, but also a very high ⁇ r (high plane anisotropy).
  • EP-0101740 it is proposed to manufacture flat products whose Nb content is less than or equivalent to the N content. Following hot rolling at a final temperature below Ar 3 , rolling when cold and annealed, products are obtained having low mechanical strength properties, sometimes even lower than the usual minimum requirements.
  • a niobium steel is manufactured, in which the Nb content must be at least 6 times that of nitrogen.
  • the manufacturing process here also includes hot rolling at a final temperature below Ar 3 , cold rolling and annealing, as well as baking after application of varnish.
  • the final products obtained have a significantly higher niobium content, for properties of mechanical resistance that are not much improved.
  • EP-B-0400031 finally proposes, by way of comparative example, a niobium steel without titanium, having a content comprising more than 12 times the content of N. Following hot rolling at a temperature final higher than Ar 3 , cold rolling and annealing, a product is obtained which, according to the patent itself, is not suitable for deep drawing, whatever the degrees of reduction used during cold rolling.
  • Document EP-A-0 816 524 discloses a low carbon steel having a chemical composition by weight: C 0.0010-0.01%; If 0-0.2%; Mn 0.1-1.5%; P 0-0.05%; S 0-0.02%; ground. Al 0.03-0.10%; N 0-0.0040%; at least one element chosen from the group consisting of Nb 0.005-0.08% and Ti 0.01-0.07%; the remainder Fe and inevitable impurities, the contents of Nb, Ti and C having to satisfy additional conditions.
  • Document EP-A-0 822 266 discloses a low carbon steel having a chemical composition by weight: C 0-0.06%; If 0-0.03%; Mn 0.1-0.3%; P 0-0.02%; S 0.005-0.015%; ground. Al 0.01-0.10%; N 0-0.004%; B 0.0005-0.0015; O 0-0.0025%; the remainder Fe and inevitable impurities, the contents of O and S as well as B and N having to satisfy additional conditions.
  • the present invention aims to provide a niobium steel having, in terms of mechanical properties on cold-rolled and annealed strips, a favorable compromise between the strength properties, such as for example the elastic limit and the load of rupture, and the properties of ductility, such as uniform elongation, work hardening coefficient and total elongation.
  • a niobium steel as described at the start characterized in that this steel contains a niobium content greater than 0 and at most equal to four times the N content and a boron content greater than 0 and at most equal to 0.012% by weight or a zirconium content greater than 0 and at most equal to 0.080% by weight, this boron or zirconium content being sufficient to fix nitrogen not fixed by niobium.
  • This steel has the advantage of being able to have a low niobium content, and therefore of not altering the ductility properties of the steel, while obtaining an assured and preferably early fixing of the nitrogen by the simultaneous presence of boron or zirconium and niobium.
  • the niobium content is at most equal to three times this.
  • the steel contains an Nb content of less than 0.040% by weight, and preferably between 0.005 and 0.030% by weight.
  • it contains a boron content of between 0.0005 and 0.012% by weight, preferably between 0.0015 and 0.012% by weight, or also a zirconium content between 0.020 and 0.080% by weight.
  • the carbon content is equal to or greater than 0.010% by weight.
  • the amount of Nb can thus be relatively low compared to the carbon content, which makes it possible to obtain a steel with favorable mechanical properties.
  • This process offers the advantage of a secure fixation of nitrogen in the form of boron nitride or zirconium as well as in the form of niobium carbonitride, and this at a very early stage in the process.
  • the simultaneous presence of boron or zirconium and niobium also promotes a reduced size of the austenitic grain during hot rolling.
  • the niobium present is advantageously redissolved.
  • the final temperature of hot rolling is preferably equal to or less than 900 ° C. It is precisely at this temperature, that is to say between the transformation temperature ⁇ ⁇ ⁇ (Ar 3 ) and 900 ° C., that the boron nitrides and the carbon nitrides of Nb precipitate in the process according to the invention. , which fixes nitrogen.
  • the maximum temperature mentioned above is not, however, critical and should only be considered as a preferred temperature.
  • the reduction rate is of the order of 40 to 85%, preferably 55-80%.
  • the niobium steel according to the invention is usually a conventional production or electrical production steel which is cast continuously.
  • This steel must be extra soft, that is to say have an extremely low carbon content, less than 0.100% by weight, being able to reach minimum contents up to 0.020% or more.
  • the carbon content will not exceed a value of less than 0.010% by weight.
  • This steel must also be quenched with aluminum with a content of less than 0.080% by weight.
  • Nb, B and Zr are calculated mainly as a function of the nitrogen present in the steel being treated.
  • Nb added is therefore in reality much lower stoichiometrically than nitrogen.
  • Nitrogen not fixed by niobium is fixed by B or Zr, which allows an addition of Nb lower than what is usually necessary, to obtain sufficient mechanical resistance properties from a niobium steel , without titanium. This minimal addition of Nb makes it possible to simultaneously maintain good ductility properties. It also offers appreciable economic advantages given the significant cost of niobium.
  • the steel described above is poured into slabs, which are reheated in a conventional oven, for example an oven with movable beams or a pushing oven, so that they reach a core temperature greater than or equal to 1000 ° C. sufficient to re-dissolve the precipitated niobium.
  • the strip is then cooled in a controlled manner and finally wound up at a temperature of the order of 625 ° C ⁇ 125 ° C.
  • the strip After continuous pickling in conventional lines (HCl or H 2 SO 4 ), the strip is cold re-rolled, with a thickness reduction rate of between 40 and 85%.
  • the cold rolled strip is then subjected to recrystallization annealing to give it the necessary mechanical properties.
  • This annealing can be carried out in the form of a static annealing, for example in a tight or expanded coil, at a temperature of the order of 620-680 ° C, or in the form of a continuous annealing at a temperature of 680- 850 ° C. This latter annealing may or may not be combined with any covering by dipping or other methods.
  • a final rolling step is also carried out, in the form of a final work hardening, in order to eliminate the phenomena of "Lüders bands" and to ensure a good surface roughness as well as a flatness of the product.
  • Niobium steel with extremely low carbon content without boron.
  • Chemical composition (10 -3 %) VS mn Yes P S al N 2 B Nb 50 350 8 12 6 40 6.0 0 50
  • Niobium steel according to the invention with addition of boron.
  • Chemical composition (10 -3 %) VS mn Yes P S al N 2 B Nb 55 300 7 14 3 50 5.6 4.5 7
  • Niobium steel according to the invention with addition of boron.
  • Chemical composition (10 -3 %) VS mn Yes P S al N 2 B Nb 45 270 19 12 6 43 6.0 4.0 12
  • Niobium steel with an extremely low carbon content with the addition of zirconium.
  • Chemical composition (10 -3 %) VS mn Yes P S al N 2 B Nb Zr 35 200 5 9 4 47 4.9 0 10 30
  • the extra mild niobium steel, without boron and without zirconium, of Comparative Example 3 has good mechanical strength values, but its ductility properties are perfectly unsatisfactory, whereas it is generally required to be elongated. rupture greater than or equal to 32% and a work hardening coefficient greater than or equal to 0.170.
  • niobium steels according to the invention offer both mechanical strength properties much greater than the usual lower limits and good ductility properties, thus providing a compromise which is entirely favorable for subsequent treatments.
  • the niobium steels according to the invention exhibit, on cold-rolled and annealed strips, mechanical properties in the plane of the strip which are substantially independent of the direction relative to the direction of rolling as well as 'a rational contraction in width substantially identical to a rational contraction in thickness. They therefore meet all the conditions for undergoing treatments of the difficult stamping type and the like.

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Description

  • La présente invention est relative à un acier au niobium, extra doux, calmé à l'aluminium et exempt de titane, pour produits plats laminés à froid et recuits, présentant une composition chimique en % en poids comprenant :
    • de 0,010% à au maximum 0,100 % de C,
    • au maximum 1,000 % de Mn,
    • au maximum 0,100 % de P,
    • au maximum 0,020 % de S,
    • au maximum 0,080 % de Al,
    • au maximum 0,500 % de Si,
    • N ayant une teneur supérieure à 0 et au maximum de 0.012%,
    • le reste étant du fer et des impuretés résiduelles.
  • On connaît déjà depuis longtemps dès aciers au niobium de ce genre (voir par exemple EP-0101740, DE-19547181 et EP-A-0421087).
  • L'acier exempt de titane, indiqué dans la EP-A-0421087, est un acier à teneur ultrabasse en carbone, à savoir inférieure à 0,007 % en poids, dans lequel la teneur en Nb est très largement supérieure à la teneur en azote, de l'ordre de 20 fois. L'azote est donc dans cet acier entièrement fixé par le niobium nitrurigène et, si du bore est utilisé, il reste libre et non nitruré. Le bore est prévu pour protéger les joints des grains ferritiques en vue d'éviter la fragilité à la déformation à froid. Cet acier permet à l'élaboration d'obtenir une tôle équivalente ou proche des aciers IF (interstitiel free) qui présentent des coéfficients d'emboutissage r très élevés, mais également un Δr très élevé (forte anisotropie plane).
  • Dans le EP-0101740, on propose de fabriquer des produits plats dont la teneur en Nb est inférieure ou équivalente à la teneur en N. A la suite d'un laminage à chaud à une température finale inférieure à Ar3, d'un laminage à froid et d'un recuit, on obtient des produits présentant des propriétés mécaniques de résistance faibles, parfois même inférieures aux exigences minimales usuelles.
  • Dans le DE-19547181, on fabrique un acier au niobium, dans lequel la teneur en Nb doit être au minimum 6 fois celle de l'azote. Le procédé de fabrication comprend ici aussi un laminage à chaud à une température finale inférieure à Ar3, un laminage à froid et un recuit, ainsi qu'une cuisson après application de vernis. Les produits finals obtenus présentent une teneur nettement supérieure en niobium, pour des propriétés de résistance mécanique peu améliorées.
  • Dans le EP-B-0400031 on propose enfin, à titre d'exemple comparatif, un acier au niobium sans titane, présentant une teneur comportant plus de 12 fois la teneur en N. A la suite d'un laminage à chaud à une température finale supérieure à Ar3, d'un laminage à froid et d'un recuit, on obtient un produit qui, de l'avis même de la brevetée, n'est pas approprié pour un emboutissage profond, quel que soit les degrés de réduction utilisés au cours du laminage à froid.
  • Le document EP-A-0 816 524 divulgue un acier à faible carbone présentant une composition chimique en poids : C 0,0010-0,01 %; Si 0-0,2 %; Mn 0,1-1,5 %; P 0-0,05 %; S 0-0,02 %; sol. Al 0,03-0,10 %; N 0-0,0040 %; au moins un élément choisi parmi le groupe consistant en Nb 0,005-0,08 % et Ti 0,01-0,07 %; le reste Fe et impuretés inévitables, les teneurs en Nb, Ti et C devant satisfaire des conditions supplémentaires.
  • Le document EP-A-0 822 266 divulgue un acier à faible carbone présentant une composition chimique en poids : C 0-0,06 %; Si 0-0,03 %; Mn 0,1-0.3 %; P 0-0,02 %; S 0,005-0,015 %; sol. Al 0,01-0,10 %; N 0-0,004 %; B 0,0005-0,0015; O 0-0,0025 %; le reste Fe et impuretés inévitables, les teneurs en O et S ainsi que B et N devant satisfaire des conditions supplémentaires.
  • La présente invention a pour but de proposer un acier au niobium présentant, en terme de propriétés mécaniques sur des bandes relaminées à froid et recuites, un compromis favorable entre les propriétés de résistance, telles que par exemple la limite d'élasticité et la charge de rupture, et les propriétés de ductilité, telles que l'allongement uniforme, le coefficient d'écrouissage et l'allongement total.
  • Pour résoudre ces problèmes, on a prévu suivant l'invention telle que définie à la revendication 1 un acier au niobium tel que décrit au début, caractérisé en ce que cet acier contient une teneur en niobium supérience à 0 et au maximum égale au quadruple de la teneur en N et une teneur en bore supérieure à 0 et au maximum égale à 0,012% en poids ou une teneur en zirconium supérieure à 0 et au maximum égale à 0,080% en poids, cette teneur en bore ou en zirconium étant suffisante pour fixer l'azote non fixé par le niobium.
  • Cet acier présente l'avantage de pouvoir présenter une teneur en niobium peu élevée, et donc de ne pas altérer les propriétés de ductilité de l'acier, tout en obtenant une fixation assurée et de préférence précoce de l'azote par la présence simultanée de bore ou de zirconium et de niobium. Avantageusement, la teneur en niobium est au maximum égale au triple de celle-ci.
  • Suivant une forme de réalisation de l'invention, l'acier contient une teneur en Nb inférieure à 0,040 % en poids, et de préférence comprise entre 0,005 et 0,030 % en poids. Avantageusement, il contient une teneur en bore comprise entre 0,0005 et 0,012 % en poids, de préférence entre 0,0015 et 0,012 % en poids, ou encore une teneur en zirconium comprise entre 0,020 et 0,080 % en poids.
  • La teneur en carbone est égale ou supérieure à 0,010 % en poids. La quantité de Nb peut ainsi être relativement faible par rapport à la teneur en carbone ce qui permet l'obtention d'un acier à propriétés mécaniques favorables.
  • D'autres formes de réalisation particulières de l'acier suivant l'invention ressortiront des revendications 2 à 9 données ci-après.
  • L'invention concerne également un procédé de fabrication de produits plats laminés à froid et recuits, à base d'un acier au niobium présentant une composition chimique telle qu'indiquée ci-dessus. Ce procédé défini à la revendicartion 10 comprend
    • une coulée de cet acier en brames,
    • un réchauffage des brames à une température supérieure ou égale à 1000°C,
    • un laminage à chaud des brames pour former des bandes, avec une température finale de laminage supérieure à Ar3,
    • un bobinage des bandes à une température de bobinage comprise entre 500 et 750°C,
    • un laminage à froid des bandes avec un taux de réduction prédéterminé,
    • un recuit de recristallisation, et
    • un passage d'écrouissage final (de peau).
  • Ce procédé offre l'avantage d'une fixation assurée de l'azote sous la forme de nitrure de bore ou de zirconium ainsi que sous la forme de carbonitrure de niobium, et cela à un stade très précoce dans le processus. La présence simultanée de bore ou de zirconium et de niobium favorise en outre une taille réduite du grain austénitique pendant le laminage à chaud. A la température de réchauffage utilisée, le niobium présent est avantageusement remis en solution.
  • Suivant une forme de réalisation de l'invention, la température finale de laminage à chaud est de préférence égale ou inférieure à 900°C. C'est précisément à cette température, c'est-à-dire entre la température de transformation γ → α (Ar3) et 900°C, que les nitrures de bore et les carbonitrures de Nb précipitent dans le procédé suivant l'invention, ce qui fixe l'azote. La température maximale citée ci-dessus n'est toutefois pas critique et elle ne doit être considérée que comme une température préférentielle.
  • Suivant une forme de réalisation préférée de l'invention, pendant le laminage à froid, le taux de réduction est de l'ordre de 40 à 85 %, de préférence de 55-80 %. Ce taux de réduction est calculé suivant la formule : Taux de réduction = Epaisseur fin laminage chaud - épaisseur fin laminage Epaisseur fin laminage chaud
  • D'autres modes de réalisation particuliers de procédé suivant l'invention ressortiront des revendications 11 à 17 données ci-après.
  • D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après à titre non limitatif.
  • L'acier au niobium suivant l'invention est usuellement un acier d'élaboration par conversion ou d'élaboration électrique, classique, qui est coulé en continu. Cet acier doit être extra doux, c'est-à-dire présenter une teneur en carbone extrêmement basse, inférieure à 0,100 % en poids, en pouvant atteindre des teneurs minimales jusqu'à 0,020 % ou davantage. Avantageusement toutefois la teneur en carbone ne dépassera pas une valeur inférieure à 0,010 % en poids.
  • Cet acier doit aussi être calmé à l'aluminium avec une teneur inférieure à 0,080 % en poids.
  • Il comprendra bien entendu du niobium et sera exempt de toute addition de titane.
  • La composition chimique de cet acier pourra donc être la suivante, en % en poids :
    • 0,010 < C < 0,100
    • 0,100 < Mn < 1,000
    • P < 0,100
    • S < 0,020
    • Al < 0,080
    • N < 0,012
    • Si < 0,500
    avec des additions volontaires de niobium combinées à une addition de bore ou de zirconium, de par exemple :
    • Nb ≤ 0,040 % en poids, et de
    • 0,0015 ≤ B ≤ 0,0120 % en poids ou de
    • 0,020 ≤ Zr ≤ 0,080 % en poids,
    le reste étant du fer et des impuretés résiduelles de Cu, Ni, Cr, Sn par exemple.
  • En fait les valeurs ajustées de Nb, de B et de Zr se calculent principalement en fonction de l'azote présent dans l'acier en cours de traitement.
  • La quantité de Nb ajoutée est donc en réalité nettement inférieure stoechiométriquement à l'azote. L'azote non fixé par le niobium l'est par le B ou le Zr, ce qui permet une addition de Nb inférieure à ce qui est habituellement nécessaire, pour obtenir des propriétés de résistance mécaniques suffisantes de la part d'un acier au niobium, sans titane. Cette addition minimale de Nb permet de maintenir simultanément de bonnes propriétés de ductilité. Elle offre en outre des avantages économiques appréciables étant donné le coût non négligeable du niobium.
  • L'acier décrit ci-dessus est coulé en brames, qui sont réchauffées dans un four classique, par exemple un four à longerons mobiles ou un four poussant, pour qu'elles atteignent à coeur une température supérieure ou égale à 1000°C, ce qui suffit pour remettre en solution le niobium précipité.
  • On effectue alors un laminage à chaud sur un train de laminage classique, généralement en deux étapes:
    • un dégrossissage pour réaliser une ébauche de 35 mm ± 10 mm d'épaisseur, à une température moyenne de 1050°C, et
    • une finition pour réaliser une bande à chaud d'une épaisseur de 1 à 10 mm, en respectant une température minimale de laminage à chaud qui soit supérieure à la température de transformation de la phase γ à la phase α (Ar3).
  • C'est entre 900°C et cette température de transformation que précipitent les nitrures de bore et les carbonitrures de niobium, avec par conséquent une fixation très précoce de l'azote.
  • La bande est alors refroidie de manière contrôlée et enfin bobinée à une température de l'ordre de 625°C ± 125°C.
  • Après décapage en continu dans des lignes classiques (HCl ou H2SO4), la bande est relaminée à froid, et ce avec un taux de réduction d'épaisseur compris entre 40 et 85 %.
  • La bande laminée à froid est ensuite soumise à un recuit de recristallisation pour lui conférer les propriétés mécaniques nécessaires. Ce recuit peut s'effectuer sous forme d'un recuit statique, par exemple en bobine serrée ou expansée, à une température de l'ordre de 620-680°C, ou sous forme d'un recuit continu à une température de 680-850°C. Ce dernier recuit peut être combiné ou non avec un recouvrement éventuel par revêtement au trempé ou d'autres procédés.
  • Une dernière étape de laminage est encore effectuée, sous la forme d'un écrouissage final, afin de supprimer les phénomènes de "bandes de Lüders" et d'assurer une bonne rugosité de surface ainsi qu'une planéité du produit.
  • L'invention va à présent être expliquée de manière plus détaillée, à l'aide d'exemples donnés à titre non limitatif.
    • Exemple de comparaison 1
  • Acier à teneur en carbone extrêmement basse, sans niobium, mais avec addition de bore.
    Composition chimique (en 10-3 %).
    C Mn Si P S Al N2 B Nb
    35 250 6 11 8 44 4,2 3,6 0
    Bande laminée à chaud à une épaisseur de 3 mm.
    Température finale du laminage à chaud : 870°C
    Température de bobinage 620°C
    Décapage HCl
    Taux de réduction 66 %
    Bande laminée à froid à une épaisseur de 1 mm.
    Recuit de recristallisation en continu à 700°C pendant 40 sec. suivi d'une trempe à l'eau chaude à 50°C/sec. jusqu'à 400°C, application d'un vieillissement à 400°C pendant 120 sec. et refroidissement par tuyères jusqu'à une température de 120°C, décapage formique, rinçage, et séchage, puis application d'un taux d'écrouissage final de 0,8 %.
    Propriétés mécaniques
    Limite d'élasticité Rp 0,2 = 235 MPa
    Charge de rupture Rm = 340 Mpa
    Allongement à la rupture A% = 38 %
    Coefficient d'écrouissage n = 0,190/0,200
    Coefficient d'anisotropie r travers = 1,35
    Coefficient d'anisotropie plane Δr = 0,350
    Coefficient d'anisotropie normale r moy. 1,1
    • Exemple de comparaison 2
  • Même acier que celui utilisé dans l'exemple de comparaison 1.
  • On applique le même processus à la différence du recuit de recristallisation qui cette fois est statique à 640°C point froid (avec température maximale de 700°C) pendant 2 heures. Ensuite on achève le traitement de la manière décrite précédemment.
    Propriétés mécaniques
    Rp 0,2 = 175 MPa
    Rm = 310 Mpa
    A% = 40 %
    n = 0,230
    r travers = 1,25
    Δr = 0,050
    r moy. 1,01
    • Exemple de comparaison 3
  • Acier au niobium à teneur en carbone extrêmement basse, sans bore.
    Composition chimique (en 10-3 %)
    C Mn Si P S Al N2 B Nb
    50 350 8 12 6 40 6,0 0 50
  • La processus appliqué est le même que celui de l'exemple de comparaison 1, avec ces quelques différences:
    Température de bobinage 600°C
    Taux de réduction 50 %
  • Recuit de recristallisation statique à 660°C point froid (avec température maximale de 680°C) pendant 2 heures, ou recuit continu à environ 790°C pendant 1 minute et vieillissement à 400°C pendant 180 secondes, puis application d'un taux d'écrouissage final de 1,4%.
    Propriétés mécaniques (en long)
    Rp 0,2 = 350 MPa
    Rm = 440 Mpa
    A% = 26 %
    n = 0,155
    r travers = 1,2
    r long = 0,7
    Δr = -0,250
    r moy. 1,1
    • Exemple 4
  • Acier au niobium suivant l'invention, avec addition de bore.
    Composition chimique (en 10-3 %)
    C Mn Si P S Al N2 B Nb
    55 300 7 14 3 50 5,6 4,5 7
  • Le processus appliqué est le même que celui décrit dans l'exemple de comparaison 1, avec ces quelques différences :
    Température de bobinage 500°C
    Taux de réduction 80 %
  • Recuit de recristallisation statique à 660°C point froid (avec une température maximale de 710°C) pendant 2 heures, puis application d'un taux d'écrouissage final de 1,5 %.
    Propriétés mécaniques
    Rp 0,2 = 290 MPa
    Rm = 390 Mpa
    A% = 36,5 %
    n = 0,195
    r travers = 1,1
    Δr = -0,005
    r moy. 1,0
    • Exemple 5
  • Acier au niobium suivant l'invention, avec addition de bore.
    Composition chimique (en 10-3 %)
    C Mn Si P S Al N2 B Nb
    45 270 19 12 6 43 6,0 4,0 12
  • Le processus appliqué est le même que celui décrit dans l'exemple de comparaison 1, avec ces quelques différences :
    Température finale du laminage à chaud 875°C
    Température de bobinage 640°C
    Taux de réduction 55 %
  • Recuit continu de galvanisation à 850°C (température de pot de zinc : 480°C) avec vieillissement à 480°C, puis application d'un taux d'écrouissage final de 1,2 %.
    Propriétés mécaniques
    Rp 0,2 = 300 MPa
    Rm = 400 Mpa
    A% = 33 %
    n = 0,175
    r travers = 1,1
    Δr = 0,005
    r moy. 1,0
    • Exemple de comparaison 6
  • Acier à teneur en carbone extrêmement basse, sans niobium, mais avec addition de zirconium.
    Composition chimique (en 10-3 %)
    C Mn Si P S Al N2 B Nb Zr
    36 216 50 7 6 55 3,2 0 0 48
  • Le processus appliqué est le même que celui de l'exemple de comparaison 1, avec ces quelques différences :
    Température finale du laminage à chaud: 885°C. Température de bobinage : 650°C.
    Recuit de recristallisation statique (recuit base) à 610°C.
    Taux d'écrouissage final : 0,9 %.
    Propriétés mécaniques
    Rp 0,2 = 224 MPa
    Rm = 351 Mpa
    A% = 37,6 %
    n = 0,206
    Δr = 0,308
    r moy. 0,96
    • Exemple 7
  • Acier au niobium à teneur en carbone extrême ment basse, avec addition de zirconium.
    Composition chimique (en 10-3 %)
    C Mn Si P S Al N2 B Nb Zr
    35 200 5 9 4 47 4,9 0 10 30
  • Le processus appliqué est le même que celui de l'exemple de comparaison 1, avec ces quelques différences:
    Température de bobinage 640°C.
    Taux de réduction 58,3 %.
    Recuit de recristallisation statique (recuit base) à 700°C.
    Taux d'écrouissage final 0,8 %
    Propriétés mécaniques
    Rp 0,2 = 255 MPa
    Rm = 361 Mpa
    A% = 36,4 %
    n = 0,190
    Δr = 0,040
    r moy. 1,01
  • Ainsi qu'on peut le constater à partir de ces exemples, les aciers extra doux au bore ou au zirconium, sans niobium, s'ils sont bien ductiles, présentent des valeurs de résistance mécanique faibles à médiocres, relativement proches des valeurs minimales requises par les utilisateurs (RpO,2 supérieur ou égal à 220 MPa et Rm supérieur ou égal à 320 MPa).
  • L'acier extra doux au niobium, sans bore et sans zirconium, de l'exemple de comparaison 3 présente lui de bonnes valeurs de résistance mécanique, mais ses propriétés de ductilité sont parfaitement insatisfaisantes, alors qu'il est généralement demandé un allongement à la rupture supérieur ou égal à 32 % et un coefficient d'écrouissage supérieur ou égal à 0,170.
  • Les aciers au niobium suivant l'invention offrent à la fois des propriétés de résistance mécaniques largement supérieures aux limites inférieures usuelles et de bonnes propriétés de ductilité, en fournissant donc un compromis tout à fait favorable pour les traitements ultérieurs.
  • D'une manière particulièrement surprenante, les aciers au niobium suivant l'invention présentent, sur des bandes relaminées à froid et recuites, des propriétés mécaniques dans le plan de la bande qui sont sensiblement indépendantes de la direction par rapport au sens de laminage ainsi qu'une contraction rationelle en largeur sensiblement identique à une contraction rationelle en épaisseur. Ils réunissent donc toutes les conditions pour subir des traitements du type emboutissages difficiles et autres.

Claims (17)

  1. Acier au niobium, extra doux, calmé à l'aluminium et exempt de titane, pour produits plats laminés à froid et recuits, présentant une composition chimique en % en poids comprenant :
    de 0,010 % à au maximum 0, 100 % de C,
    au maximum 1,000 % de Mn,
    au maximum 0,100 % de P,
    au maximum 0,020 % de S,
    au maximum 0,080 % de Al,
    au maximum 0,500 % de Si,
    N ayant une teneur supérieure à 0 et au maximum de 0,012 %,
    le reste étant du fer et des impuretés résiduelles,
    l'acier contenant une teneur en niobium supérieure à 0 et au maximum égale au quadruple de la teneur en N et, une teneur en bore supérieure à 0 et au maximum égale à 0,012 % en poids ou une teneur en zirconium supérieure à 0 et au maximum égale à 0,080 % en poids, cette teneur en bore ou en zirconium étant suffisante pour fixer l'azote non fixé par le niobium.
  2. Acier au niobium suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la teneur en niobium est au maximum égale au triple de la teneur en N.
  3. Acier au niobium suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il contient une teneur en Nb inférieure à 0,040 % en poids, et de préférence comprise entre 0,005 et 0,030 % en poids.
  4. Acier au niobium suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il contient une teneur en bore comprise entre 0,0005 et 0,012 % en poids, de préférence entre 0,0015 et 0,012 % en poids.
  5. Acier au niobium suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il contient'une teneur en zirconium comprise entre 0,020 et 0,080 % en poids.
  6. Acier au niobium, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il présente, sur des bandes relaminées à froid et recuites, une limité d'élasticité dont les valeurs minimales sont supérieures à 220 MPa et une charge de rupture dont les valeurs minimales sont supérieures à 320 MPa.
  7. Acier au niobium suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la limite d'élasticité est supérieure à 250 MPa, de préférence supérieure à 280 MPa, et en ce que la charge de rupture est supérieure à 350 MPa, de préférence supérieure à 380 MPa.
  8. Acier au niobium, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il présente, sur des bandes relaminées à froid et recuites, un allongement à la rupture supérieur ou égal à 32 % et un coefficient d'écrouissage supérieur ou égal à 0,17.
  9. Acier au niobium suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il présente un coefficient d'anisotropie plane Δr situé entre -0,200 et +0,200, de préférence entre -0,100 et +0,100 et un coefficient d'anisotropie normale r moyen situé entre 0,9 et 1,1.
  10. Procédé de fabrication de produits plats laminés à froid et recuits, à base d'un acier au niobium ayant une composition chimique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant
    une coulée de cet acier en brames,
    un réchauffage des brames à une température supérieure ou égale à 1000°C,
    un laminage à chaud des brames pour former des bandes, avec une température finale de laminage supérieure à Ar3,
    un bobinage des bandes à une température de bobinage comprise entre 500 et 750°C,
    un laminage à froid des bandes avec un taux de réduction prédéterminé,
    un recuit de recristallisation, et
    un passage d'écrouissage final.
  11. Procédé de fabrication suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le réchauffage des brames à lieu de préférence à une température de l'ordre de 1250°C.
  12. Procédé de fabrication suivant l'une des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que la température finale de laminage à chaud est égale ou inférieure à 900°C.
  13. Procédé de fabrication suivant l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que le taux de réduction est de l'ordre de 40 à 85 %, de préférence de 55-80 %.
  14. Procédé de fabrication suivant l'une des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que le recuit de recristallisation est effectué sous la forme d'un recuit statique.
  15. Procédé de fabrication suivant la revendication 14, caractérisé en ce que le recuit statique est effectué sur des bobines serrées ou expansées à une température de 620 à 680°C point froid.
  16. Procédé de fabrication suivant l'une des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que le recuit de recristallisation est effectué sous la forme d'un recuit continu, avec ou sans revêtement.
  17. Procédé de fabrication suivant la revendication 16, caractérisé en ce que le recuit de recristalisation continu est effectué à une température de 680 à 850°C.
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