EP1156126A1 - Procédé de fabrication d'une bande en alliage Fe-Ni - Google Patents

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EP1156126A1
EP1156126A1 EP01402190A EP01402190A EP1156126A1 EP 1156126 A1 EP1156126 A1 EP 1156126A1 EP 01402190 A EP01402190 A EP 01402190A EP 01402190 A EP01402190 A EP 01402190A EP 1156126 A1 EP1156126 A1 EP 1156126A1
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hardening
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alloy
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EP01402190A
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Ricardo Cozar
Jean-Pierre Reyal
Pieree Louis Reydet
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Aperam Alloys Imphy SAS
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Imphy Ugine Precision SA
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Definitions

  • the present invention relates to the manufacture of a strip of Fe-Ni alloy Fe-Ni of the type "with structural hardening y 'and / or y" "and with the band obtained.
  • the manufacturing process for these frames includes many operations. First, cut from a softened strip pieces that are folded and then assembled by welding so as to obtain a frame. On this frame we carries out operations intended to blacken it by forming a layer of oxides and harden it and fix the shadow mask. During these operations, the frame is subjected to high temperature stresses which can cause creep which can cause unacceptable deformations or even ruptures.
  • the aim of the present invention is to propose a process which allows to obtain a strip of Fe-Ni alloy of the type "with structural hardening y 'and / or y" " which has good creep resistance and which preferably has good ability to blackening.
  • the invention also relates to a strip of Fe-Ni alloy alloy of the type "with structural hardening y 'and / or y""whose coefficient of thermal expansion between 20 ° C and 150 ° C is less than 7x10 -6 / K uncured, which, after hardening by precipitation of phases y 'and / or y ", has an elastic limit greater than 600 MPa and a creep resistance at 600 ° C for 1 hour under 350 MPa characterized by an elongation less than 0.2%, and possibly at least one side of which has a uniform golden layer.
  • Other elements may be present in limited quantities such as chromium, molybdenum, tungsten, zirconium, carbon, silicon, manganese, as well only impurities resulting from processing. The choice of the contents in these different elements allows to adjust the different properties of the alloy, such as its coefficient of expansion and its hardness after hardening.
  • Such an alloy can be “in the softened state”, ie having an elastic limit limited when the hardening elements are in solution, which can be obtained by a softening annealing consisting of maintaining at a sufficient temperature, preferably between 950 ° C and 1200 ° C and better still, between 1000 ° C and 1075 ° C for a time, preferably between 1 minute and 5 minutes.
  • This maintenance should be followed by rapid cooling to a temperature below 500 ° C, and for example up to room temperature.
  • the cooling between the softening annealing temperature and 500 ° C must be less than 5 minutes, and better, less than 4 minutes. Better yet, the cooling between annealing temperature and 400 ° C must be less than 5 minutes.
  • the annealing temperature must be sufficient to avoid the formation of y 'cellular precipitates at grain boundaries, and not too high to avoid dissolving the carbides and avoiding their precipitation at the grain boundaries, and on the other hand to avoid the enlargement of the grain.
  • This softening annealing is done, preferably under a protective atmosphere consisting, for example, of a mixture of hydrogen and nitrogen having a dew point below - 40 ° C, and preferably less than - 45 ° C.
  • the hardening is obtained by a hardening heat treatment above of around 500 ° C intended to precipitate the phases ensuring the hardening.
  • this treatment is carried out below 800 ° C., and by example around 750 ° C for about 30 minutes.
  • the composition is chosen so that the coefficient of thermal expansion between 20 ° C and 150 ° C is less than 7x10 -6 / K, and preferably less at 6x10 -6 / K, and better still less than 5x10 -6 / K.
  • the composition is also chosen so that the elastic limit in the hardened state is greater than 600 MPa, and better still, greater than 700 MPa.
  • the chemical composition, in% by weight is for example, such as: 40% ⁇ Ni + Co + Cu ⁇ 45% 0% ⁇ Co ⁇ 5% 0% ⁇ Cu ⁇ 3% 0.5% ⁇ Ti ⁇ 4% 0.02% ⁇ Al ⁇ 1.5% 0% ⁇ Nb + Ta / 2 ⁇ 6% 0% ⁇ Cr ⁇ 3% 0% Zr ⁇ 1% 0% ⁇ Mo + W / 2 ⁇ 3% C ⁇ 0.1% If ⁇ 0.7% Mn ⁇ 0.7% S ⁇ 0.02% P ⁇ 0.04% 0% ⁇ B ⁇ 0.005% the remainder being iron and impurities resulting from processing.
  • the chemical composition is such that: 40.5% ⁇ Ni + Co + Cu ⁇ 44.5% 0% ⁇ Co ⁇ 5% 0% ⁇ Cu ⁇ 3% 1.5% ⁇ Ti ⁇ 3.5% 0% ⁇ Nb + Ta / 2 ⁇ 1% 0.05% ⁇ Al ⁇ 1% 0% ⁇ Cr ⁇ 0.5% 0% ⁇ Zr ⁇ 0.5% 0% ⁇ Mo + W / 2 ⁇ 0.1% C ⁇ 0.05% If ⁇ 0.5% Mn ⁇ 0.5% S ⁇ 0.01% P ⁇ 0.02% 0.0005% ⁇ B ⁇ 0.003%
  • the nickel content is adjusted as a function of the titanium, aluminum, niobium and tantalum contents so that the nickel content of the matrix after precipitation of the intermetallic compounds makes it possible to obtain the coefficient of thermal expansion. wish.
  • To manufacture the strip we start by developing the alloy either in an electric arc furnace and pocket refining, or in an induction furnace. A liquid alloy is thus obtained.
  • the liquid alloy can be cast directly in the form of a semi-finished product such as than an ingot, a slab or a billet, or even in the form of a strip obtained by direct casting of thin strips, for example by casting between cylinders.
  • the liquid alloy can also, and preferably, be cast in the form of a reflow electrode which is remelted either under an electrically conductive slag (ESR process), either by vacuum arc (VAR process) to obtain a semi-finished product.
  • ESR process electrically conductive slag
  • VAR process vacuum arc
  • the semi-finished product is reheated and, preferably, maintained between 1100 ° C. and 1300 ° C for 2 to 50 hours so as to homogenize it, then hot rolled, a temperature between 900 ° C and 1300 ° C to obtain a hot strip between 3 mm and 5 mm thick (the choice of thickness is depending on the thickness of the strip that we want to obtain in the end).
  • the alloy When the alloy is cast directly in the form of a thin strip, the latter may or may not be slightly hot rolled.
  • the strip is then softened by a softening annealing. followed by rapid cooling as indicated above, then it is pickled. We thus obtains a softened strip.
  • the softened strip is then cold rolled in one or more operations separated by softening anneals, preferably under the conditions indicated above.
  • the last cold rolling operation must be done with a reduction rate greater than 5%, and preferably less than 90%, so as to get a work hardened strip.
  • the strip Before cold rolling, or between two cold rolling operations successive, or after cold rolling, the strip can be abraded on one or on both sides, for example by polishing, so as to remove a layer surface depleted in titanium by the previous high temperature maintenance.
  • the strip thus obtained is then subjected to recrystallization annealing under a neutral or reducing atmosphere achieved either at the parade with a residence time between 900 ° C and 1200 ° C between 30s and 5 minutes, either static with a hold at a temperature between 900 ° C and 1050 ° C for a time between 15 min to 5 h, followed by cooling to a temperature below 500 ° C at a sufficient cooling rate to avoid the formation of precipitates hardening.
  • the annealing is carried out under the annealing conditions softening described above.
  • the atmosphere consists of 20% to 30% nitrogen and 80% to 70% hydrogen, with a dew point of preferably less than - 40 ° C, and better still less than - 45 ° C.
  • the atmosphere may contain 25% nitrogen and 75% hydrogen, approximately.
  • This recrystallization treatment carried out on a strip having a rate work hardening of more than 5% makes it possible to obtain a creep resistance in the hardened state characterized by an elongation of less than 0.2% after being maintained for 1 hour at 600 ° C at 350 MPa.
  • This creep resistance makes it possible to manufacture the frames shadow mask support stretched in good conditions.
  • the recrystallization annealing temperature is above 1000 ° C and preferably around 1050 ° C. Indeed, for contents of around 2.6% in titanium and about 0.21% aluminum, the elongation at creep under 350 MPa at 600 ° C in 1 hour is 0.28% for an annealing temperature of 950 ° C, 0.14% for a temperature of 1010 ° C, 0.06% for a temperature of 1060 ° C and 0.03% for a temperature of 1100 ° C.
  • this face has a uniform golden color resulting from the formation in surface of a layer a few microns thick, or even less than 1 micron, made up of compounds such as titanium nitride.
  • This golden layer has the advantage of facilitating the operation of blackening the frame (in English: blackening) made during the manufacturing of this one.
  • equivalent hardening means a hardening for which by a test of traction on an unplanned softened strip, the same elastic limit is obtained as by a tensile test on the strip after leveling.
  • a strip of Fe-Ni alloy of the type "with structural hardening y 'and / or y"" is obtained whose coefficient of thermal expansion between 20 ° C and 150 ° C is less than 7x10 -6 / K uncured. , characterized in that, after hardening by precipitation of phases y 'and / or y ", it has an elastic limit greater than 600 MPa and a creep resistance at 600 ° C for 1 hour under 350 MPa characterized by an elongation less than 0.2%, and in that, possibly, at least one face has a layer of uniform golden color.
  • This strip is particularly suitable for the manufacture of a support frame for a stretched shadow mask for a color television tube.
  • strips of hardened Fe-Ni alloy were produced in accordance with the invention, the chemical composition of which included, in% by weight: Or Cu Ti Al Nb Mo VS Yes Mn S P B 42.85 0.18 2.48 0.251 0 0.08 0.006 0.1 0.15 0.0009 0.005 0.0012
  • the rest is iron and impurities, or trace elements, resulting from the development.
  • the alloy was produced in a VIM oven and then ESR remelted to obtain ingots which were hot rolled after reheating to 1100 ° C to obtain two strips with hot A and B 4 mm thick. These strips were pickled and annealed at 1050 ° C for 4 minutes then cooled below 400 ° C in 280 seconds. The strips thus softened were cold rolled to obtain a thickness of 1.5 mm, which corresponds to a hardening rate of 62%. The tapes were then polished on one side then annealed at 1050 ° C for 4 minutes and cooled in 190 seconds below 400 ° C.
  • Strip A was cold planed with a roller leveler without traction causing an equivalent hardening of 2.5%, then it was subjected to a hardening treatment by keeping at 750 ° C for 30 minutes.
  • Band B was cold planed with a roller leveler under tension causing an equivalent hardening of 5%, then it was subjected to a treatment hardening by holding at 750 ° C for 30 minutes.
  • the coefficient of thermal expansion of the strips was less than 7x10 -6 / K.

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Abstract

Procédé de fabrication d'une bande en alliage Fe-Ni du type « à durcissement structural y' et/ou y" » dont le coefficient de dilatation thermique entre 20°C et 150°C est inférieur à 7x10-6/K selon lequel, on fabrique une bande à chaud soit par laminage à chaud d'un demi-produit, soit par coulée directe de bande mince éventuellement légèrement laminée à chaud, et on soumet la bande à chaud à un recuit d'adoucissement constitué d'un maintien entre 950°C et 1200°C suivi d'un refroidissement rapide et éventuellement d'un décapage, pour obtenir une bande adoucie, on fabrique une bande écrouie par laminage à froid de ladite bande adoucie, avec un taux de réduction supérieur à 5%, et on soumet la bande écrouie à un recuit de recristallisation sous une atmosphère neutre ou réductrice réalisé soit au défilé avec un temps de séjour entre 900°C et 1200°C compris entre 30s et 5 mn, soit en statique avec un maintien à une température comprise entre 900°C et 1050°C pendant un temps compris entre 15 mn à 5h, suivi d'un refroidissement jusqu'à une température inférieure à 500°C à une vitesse de refroidissement suffisante pour éviter la formation de précipités durcissant. Bande en alliage Fe-Ni.

Description

La présente invention est relative à la fabrication d'une bande en alliage Fe-Ni Fe-Ni du type « à durcissement structural y' et/ou y" » et à la bande obtenue.
Pour fabriquer des objets tels que des cadres supports de masque d'ombre tendu pour tube de télévision en couleur, on utilise des bandes en alliage Fe-Ni du type « à durcissement structural y' et/ou y" » ayant un faible coefficient de dilatation et une limite d'élasticité élevée après durcissement.
Le procédé de fabrication de ces cadres comporte de nombreuses opérations. Tout d'abord, on découpe dans une bande adoucie des pièces qui sont pliées puis assemblées par soudage de façon à obtenir un cadre. Sur ce cadre on effectue en suite des opérations destinées à le noircir par formation d'une couche d'oxydes et à le durcir et à fixer le masque d'ombre. Au cours de ces opérations, le cadre est soumis à des efforts à haute température qui peuvent engendrer un fluage qui peut engendrer des déformations inacceptables voire même des ruptures.
Le but de la présente invention est de proposer un procédé qui permette d'obtenir une bande en alliage Fe-Ni du type « a durcissement structural y' et/ou y" » qui ait une bonne résistance au fluage et qui, de préférence, ait une bonne aptitude au noircissement.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'une bande en alliage Fe-Ni du type « a durcissement structural y' et/ou y" » dont le coefficient de dilatation thermique entre 20°C et 150°C est inférieur à 7x10-6/K selon lequel:
  • on fabrique une bande à chaud soit par laminage à chaud d'un demi-produit, soit par coulée directe de bande mince éventuellement légèrement laminée à chaud, et on soumet la bande à chaud à un recuit d'adoucissement constitué d'un maintien entre 950°C et 1200°C suivi d'un refroidissement rapide et éventuellement d'un décapage, pour obtenir une bande adoucie,
  • on fabrique une bande écrouie par laminage à froid de ladite bande adoucie, avec un taux de réduction supérieur à 5%,
  • et on soumet la bande écrouie à un recuit de recristallisation sous une atmosphère neutre ou réductrice réalisé soit au défilé avec un temps de séjour entre 900°C et 1200°C compris entre 30s et 5 mn, soit en statique avec un maintien à une température comprise entre 900°C et 1050°C pendant un temps compris entre 15 mn à 5h, suivi d'un refroidissement jusqu'à une température inférieure à 500°C à une vitesse de refroidissement suffisante pour éviter la formation de précipités durcissant.
L'invention concerne également une bande en alliage en alliage Fe-Ni du type « à durcissement structural y' et/ou y" » dont le coefficient de dilatation thermique entre 20°C et 150°C est inférieur à 7x10-6/K non durcie, qui, après durcissement par précipitation de phases y' et/ou y", a une limite d'élasticité supérieure à 600 MPa et une résistance au fluage à 600°C pendant 1 heure sous 350 MPa caractérisée par un allongement inférieur à 0,2%, et dont, éventuellement, au moins une face comporte une couche doré uniforme.
L'invention va maintenant être décrite plus en détail mais de façon non limitative.
Les alliages Fe-Ni du type « à durcissement structural y' et/ou y" » sont des alliages dont les éléments principaux sont le fer et le nickel et qui comportent en outre un ou plusieurs éléments tels que le titane ou l'aluminium pouvant former des précipités de la phase intermétallique y', ou tels que le niobium ou le tantale pouvant former des précipités de la phase intermétallique y". Ces précipités sont durcissant. D'autres éléments peuvent être présents en quantités limitées tels que le chrome, le molybdène, le tungstène, le zirconium, le carbone, le silicium, le manganèse, ainsi que des impuretés résultant de l'élaboration. Le choix des teneurs en ces différents éléments permet d'ajuster les différentes propriétés de l'alliage, tels que son coefficient de dilatation et sa dureté après durcissement.
Un tel alliage peut être « à l'état adouci », c'est à dire ayant une limite d'élasticité limitée lorsque les éléments durcissant sont en solution, ce qui peut être obtenu par un recuit d'adoucissement constitué d'un maintien à une température suffisante, comprise de préférence entre 950°C et 1200°C et mieux, entre 1000°C et 1075°C pendant un temps compris, de préférence, entre 1 minute et 5 minutes. Ce maintien doit être suivi d'un refroidissement rapide jusqu'à une température inférieure à 500°C, et par exemple jusqu'à la température ambiante. De préférence, le refroidissement entre la température de recuit d'adoucissement et 500°C doit être inférieure à 5 minutes, et mieux, inférieure à 4 minutes. Mieux encore, le refroidissement entre la température de recuit et 400°C doit être inférieure à 5 minutes. La température de recuit doit être suffisante pour éviter la formation de précipités y' cellulaires aux joints de grains, et pas trop élevée pour d'une part éviter la mise en solution des carbures et éviter leur précipitation aux joints des grains, et d'autre part pour éviter le grossissement du grain. Ce recuit d'adoucissement se fait, de préférence sous une atmosphère protectrice constituée, par exemple, d'un mélange d'hydrogène et d'azote ayant un point de rosée inférieur à - 40°C, et de préférence inférieur à - 45°C. Ces conditions de traitement sont celles aux quelles on fera référence par la suite, lorsqu'on considèrera un traitement d'adoucissement.
Le durcissement est obtenu par un traitement thermique de durcissement au-dessus de 500°C environ destiné à faire précipiter les phases assurant le durcissement. De préférence, ce traitement est effectué en dessous de 800°C, et par exemple vers 750°C pendant 30 minutes environ.
Pour fabriquer un cadre support de masque d'ombre tendu pour tube de télévision en couleur, on choisit la composition pour que le coefficient de dilatation thermique entre 20°C et 150°C soit inférieur à 7x10-6/K, et de préférence inférieur à 6x10-6/K, et mieux encore inférieur à 5x10-6/K. On choisit également la composition pour que la limite d'élasticité à l'état durci soit supérieure à 600 MPa, et mieux, supérieure à 700 MPa.
Pour cela, la composition chimique, en % en poids, est par exemple, telle que : 40% ≤ Ni+Co+Cu ≤ 45% 0% ≤ Co ≤ 5% 0% ≤ Cu ≤ 3% 0,5% ≤ Ti ≤ 4% 0,02% ≤ Al ≤ 1,5% 0% ≤ Nb + Ta/2 ≤ 6% 0% ≤ Cr ≤ 3% 0% Zr ≤ 1% 0% ≤ Mo + W/2 ≤ 3% C ≤ 0,1% Si ≤ 0,7% Mn ≤ 0,7% S ≤ 0,02% P ≤ 0,04% 0% ≤ B ≤ 0,005% le reste étant du fer et des impuretés résultant de l'élaboration.
De préférence, la composition chimique est telle que : 40,5% ≤ Ni+Co+Cu ≤ 44,5% 0% ≤ Co ≤ 5% 0% ≤ Cu ≤ 3% 1,5% ≤ Ti ≤ 3,5% 0% ≤ Nb+Ta/2 ≤ 1% 0,05% ≤ Al ≤ 1% 0% ≤ Cr ≤ 0,5% 0% ≤ Zr ≤ 0,5% 0% ≤ Mo + W/2 ≤ 0,1% C ≤ 0,05% Si ≤ 0,5% Mn ≤ 0,5% S ≤ 0,01% P ≤ 0,02% 0,0005% ≤ B ≤ 0,003%
D'une façon générale, la teneur en nickel est ajustée en fonction des teneurs en titane, aluminium, niobium et tantale de telle sorte que le la teneur en nickel de la matrice après précipitation des composés intermétalliques permette d'obtenir le coefficient de dilatation thermique souhaité.
Pour fabriquer la bande on commence par élaborer l'alliage soit au four électrique à arc et affinage en poche, soit au four à induction. On obtient ainsi un alliage liquide.
L'alliage liquide peut être coulé directement sous formé d'un demi-produit tel qu'un lingot, une brame ou une billette, voire sous forme d'une bande obtenue par coulée directe de bandes minces, par exemple par coulée entre cylindres.
L'alliage liquide peut également, et de préférence, être coulé sous forme d'une électrode de refusion qu'on refond soit sous laitier électo-conducteur (procédé ESR), soit par arc sous vide (procédé VAR) pour obtenir un demi-produit. Cette refusion a l'avantage de donner un métal plus homogène comportant peu de ségrégations et peu de défauts tels que des inclusions oxydées.
Le demi-produit est réchauffé et, de préférence, maintenu entre 1100°C et 1300°C pendant 2 à 50 heures de façon à l'homogénéiser, puis laminé à chaud, à une température comprise entre 900°C et 1300°C pour obtenir une bande à chaud d'épaisseur comprise entre environ 3 mm et 5 mm (le choix de l'épaisseur est fonction de l'épaisseur de la bande qu'on veut obtenir en final).
Lorsque l'alliage est coulé directement sous forme de bande mince, celle-ci peut ou non être légèrement laminée à chaud.
Dans tous les cas, la bande est ensuite adoucie par un recuit d'adoucissement suivi d'un refroidissement rapide comme indiqué ci-dessus, puis elle est décapée. On obtient ainsi, une bande adoucie.
La bande adoucie est alors laminée à froid en une ou plusieurs opérations séparées par des recuits d'adoucissement, de préférence dans les conditions indiquées ci-dessus. La dernière opération de laminage à froid doit se faire avec un taux de réduction supérieur à 5%, et de préférence inférieur à 90%, de façon à obtenir une bande écrouie.
Avant le laminage à froid, ou entre deux opérations de laminage à froid successives, ou après le laminage à froid, la bande peut être abrasée sur une ou sur les deux faces, par exemple par polissage, de façon à enlever une couche superficielle appauvrie en titane par les maintiens à haute température précédents.
La bande ainsi obtenue est alors soumise à un recuit de recristallisation sous une atmosphère neutre ou réductrice réalisé soit au défilé avec un temps de séjour entre 900°C et 1200°C compris entre 30s et 5 mn, soit en statique avec un maintien à une température comprise entre 900°C et 1050°C pendant un temps compris entre 15 mn à 5h, suivi d'un refroidissement jusqu'à une température inférieure à 500°C à une vitesse de refroidissement suffisante pour éviter la formation de précipités durcissant. De préférence, le recuit est réalisé dans les conditions de recuit d'adoucissement décrites ci-dessus. De préférence, l'atmosphère est constituée de 20% à 30% d'azote et de 80% à 70% d'hydrogène, avec un point de rosée de préférence inférieur à - 40°C, et mieux inférieur à - 45°C. Par exemple, l'atmosphère peut contenir 25% d'azote et 75% d'hydrogène, environ.
Ce traitement de recristallisation réalisé sur une bande ayant un taux d'écrouissage supérieur à 5% permet d'obtenir à l'état durci une résistance au fluage caractérisée par un allongement inférieur à 0,2% après un maintien d'1 heure à 600°C sous 350 MPa. Cette résistance au fluage permet de fabriquer les cadres support de masque d'ombre tendu dans de bonnes conditions.
Il est à noter que, pour obtenir une bonne résistance au fluage, il est souhaitable que la température du recuit de recristalisation soit supérieure à 1000°C et, de préférence voisine de 1050°C. En effet, pour des teneurs de 2,6% environ en titane et de 0,21% environ en aluminium, l'allongement au fluage sous 350 MPa à 600°C en 1 heure est de 0,28% pour une température de recuit de 950°C, de 0,14% pour une température de 1010°C, de 0,06% pour une température de 1060°C et de 0,03% pour une température de 1100°C.
Lorsqu'une face de la bande a été abrasée avant le recuit de recristallisation, après le recuit, cette face a une couleur doré uniforme résultant de la formation en surface d'une couche de quelques microns d'épaisseur, voire de moins de 1 micron, constituée de composés tels que le nitrure de titane. Cette couche dorée a l'avantage de faciliter l'opération de noircissement du cadre (en anglais : blackening) effectuée lors de la fabrication de celui-ci.
Après recuit de recristallisation ou d'adoucissement, la bande peut être planée. Il est alors souhaitable que le planage engendre un écrouissage équivalent inférieur à 5%. Mais, il est souhaitable que cet écrouissage équivalent soit supérieur à 1% et mieux, supérieur à 2%. Cet écrouissage améliore la tenue au fluage. Par écrouissage équivalent, on entend un écrouissage pour lequel par un essai de traction sur une bande adoucie non planée, on obtient la même limite d'élasticité que par un essai de traction sur la bande après planage.
Par ce procédé on obtient une bande en alliage Fe-Ni du type « à durcissement structural y' et/ou y" » dont le coefficient de dilatation thermique entre 20°C et 150°C est inférieur à 7x10-6/K non durcie, caractérisée en ce que, après durcissement par précipitation de phases y' et/ou y", elle a une limite d'élasticité supérieure à 600 MPa et une résistance au fluage à 600°C pendant 1 heure sous 350 MPa caractérisée par un allongement inférieur à 0,2%, et en ce que, éventuellement, au moins une face comporte une couche de couleur doré uniforme. Cette bande est particulièrement adaptée à la fabrication d'un cadre support de masque d'ombre tendu pour tube de télévision en couleur.
A titre d'exemple, on a fabriqué des bandes en alliage Fe-Ni durci conformément à l'invention, dont la composition chimique comprenait, en % en poids :
Ni Cu Ti Al Nb Mo C Si Mn S P B
42,85 0,18 2,48 0,251 0 0,08 0,006 0,1 0,15 0,0009 0,005 0,0012
Le reste est du fer et des impuretés, ou des éléments sous forme de traces, résultant de l'élaboration.
L'alliage a été élaboré au four VIM puis refondu ESR pour obtenir des lingots qui ont été laminés à chaud après réchauffage à 1100°C pour obtenir deux bandes à chaud A et B de 4 mm d'épaisseur. Ces bandes ont été décapées et recuites à 1050°C pendant 4 minutes puis refroidies en dessous de 400°C en 280 secondes. Les bandes ainsi adoucies ont été laminées à froid pour obtenir une épaisseur de 1,5 mm, ce qui correspond à un taux d'écrouissage de 62%. Les bandes ont alors été polies sur une face puis recuites à 1050°C pendant 4 minutes et refroidies en 190 secondes en dessous de 400°C.
La bande A a été planée à froid avec une planeuse à rouleaux sans traction engendrant un écrouissage équivalent de 2,5%, puis elle a été soumise à un traitement de durcissement par maintien à 750°C pendant 30 minutes.
La bande B a été planée à froid avec une planeuse à rouleaux sous traction engendrant un écrouissage équivalent de 5%, puis elle a été soumise à un traitement de durcissement par maintien à 750°C pendant 30 minutes.
On a mesuré sur les bandes A et B, les caractéristiques mécaniques avant durcissement et après durcissement, ainsi que l'allongement au fluage à 600°C sous 350 MPa pendant 1 heure, après durcissement.
Les résultats ont été les suivants :
  • a l'état adouci avant planage (A et B) :
    E (Gpa) Rp0,2 (MPa) Rm (MPa) Ar (%) At (%)
    119 318 618 26,3 44,9
    E = module d'Young, Rp0,2= limite d'élasticité, Rm= résistance à la traction, Ar = allongement réparti, At = allongement total.
  • après planage, mais avant durcissement :
    E (Gpa) Rp0,2 (MPa) Rm (MPa) Ar (%) At (%)
    A 102 362 645 25,7 41,8
    B 166 389 658 24,8 39,1
  • après planage, mais après durcissement :
    E (Gpa) Rp0,2 (MPa) Rm (MPa) Ar (%) At (%)
    A 170 980 1256 10,5 17,9
    B 174 1000 1271 9,4 18,5
    Ces résultats montrent notamment qu'un léger écrouissage favorise le durcissement.
  • allongement au fluage à 600°C sous 350 MPa, 1 heure :
    A : 0,005%
    B : - 0,13%
On constate que l'allongement par fluage pour la bande B est négatif. Ceci résulte du fait que, en raison de l'écrouissage voisin de 5%, le maintien à 600°C engendre un léger durcissement supplémentaire qui s'accompagne d'un rétreint de la bande.
Le coefficient de dilatation thermique des bandes était inférieur à 7x10-6 /K.

Claims (15)

  1. Procédé de fabrication d'une bande en alliage Fe-Ni du type « à durcissement structural y' et/ou y" » dont le coefficient de dilatation thermique entre 20°C et 150°C est inférieur à 7x10-6/K selon lequel:
    on fabrique une bande à chaud soit par laminage à chaud d'un demi-produit, soit par coulée directe de bande mince éventuellement légèrement laminée à chaud, et on soumet la bande à chaud à un recuit d'adoucissement constitué d'un maintien entre 950°C et 1200°C suivi d'un refroidissement rapide et éventuellement d'un décapage, pour obtenir une bande adoucie,
    on fabrique une bande écrouie par laminage à froid de ladite bande adoucie, avec un taux de réduction supérieur à 5%,
    et on soumet la bande écrouie à un recuit de recristallisation sous une atmosphère neutre ou réductrice réalisé soit au défilé avec un temps de séjour entre 900°C et 1200°C compris entre 30s et 5 mn, soit en statique avec un maintien à une température comprise entre 900°C et 1050°C pendant un temps compris entre 15 mn à 5h, suivi d'un refroidissement jusqu'à une température inférieure à 500°C à une vitesse de refroidissement suffisante pour éviter la formation de précipités durcissant.
  2. procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la température du recuit d'adoucissement effectué après le laminage à chaud est comprise entre 1000°C et 1075°C.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que la température du recuit de recristallisation effectué après le laminage à froid est comprise entre 1000°C et 1075°C.
  4. Procédé selon l'une quelconque des revendication 1 à 3 caractérisé en ce que le temps de refroidissement entre la température de recuit et 500°C est inférieur à 5 minutes.
  5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'atmosphère neutre ou réductrice sous laquelle est effectué le recuit est constituée de 20à 30% d'azote et de 80% à 70% d'hydrogène et a un point de rosée inférieur à - 40°C.
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que on effectue en outre un planage engendrant un taux d'écrouissage équivalent inférieur à 5%.
  7. Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que le taux d'écrouissage équivalent engendré par le planage est supérieur à 2%.
  8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que, avant, pendant ou après le laminage à froid, on abrase, par exemple par polissage, au moins une face de la bande de façon à obtenir après le recuit de recristallisation une couche de couleur dorée uniforme sur ladite au moins une face.
  9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que ledit demi-produit qui est par exemple un lingot, une brame ou une billette, est constituée d'un alliage élaboré au four à arc électrique et par affinage en poche ou au four par induction.
  10. Procédé selon la revendication 9 caractérisé en ce que pour fabriquer ledit demi-produit, on coule une électrode de refusion qu'on refond sous laitier électro-conducteur (ESR) ou sous vide (VAR).
  11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que ladite bande mince coulée directement est constituée d'un alliage élaboré au four à arc électrique et par affinage en poche ou au four par induction.
  12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 caractérisé en ce que la composition chimique de l'alliage est telle que : 40% ≤ Ni+Co+Cu ≤ 45% 0% ≤ Co ≤ 5% 0% ≤ Cu ≤ 3% 0,5% ≤ Ti ≤ 4% 0,02% ≤ Al ≤ 1,5% 0% ≤ Nb + Ta/2 ≤ 6% 0% ≤ Cr ≤ 3% 0% ≤ Zr ≤ 1% 0% ≤ Mo + W/2 ≤ 3% C ≤ 0,1% Si ≤ 0,7% Mn ≤ 0,7% S ≤ 0,02% P ≤ 0,04% 0% ≤ B ≤ 0,005% le reste étant du fer et des impuretés résultant de l'élaboration.
  13. Bande en alliage Fe-Ni du type « à durcissement structural y' et/ou y" » dont le coefficient de dilatation thermique entre 20°C et 150°C est inférieur à 7x10-6/K non durcie, caractérisée en ce que, après durcissement par précipitation de phases y' et/ou y", elle a une limite d'élasticité supérieure à 600 MPa et une résistance au fluage à 600°C pendant 1 heure sous 350 MPa caractérisée par un allongement inférieur à 0,2%, et en ce que au moins une face comporte une couche dorée uniforme.
  14. Bande selon la revendication 13 caractérisée en ce que la composition chimique de l'alliage est telle que : 40% ≤ Ni+Co+Cu ≤ 45% 0% ≤ Co ≤ 5% 0% ≤ Cu ≤ 3% 0,5% ≤ Ti ≤ 4% 0,02% ≤ Al ≤ 1,5% 0% ≤ Nb + Ta/2 ≤ 6% 0% ≤ Cr ≤ 3% 0% ≤ Zr ≤ 1% 0% ≤ Mo + W/2 ≤ 3% C ≤ 0,1% Si ≤ 0,7% Mn ≤ 0,7% S ≤ 0,02% P ≤ 0,04% 0% ≤ B ≤ 0,005% le reste étant du fer et des impuretés résultant de l'élaboration.
  15. Bande selon la revendication 4 caractérisée en ce que la composition chimique de l'alliage est telle que : 40,5% ≤ Ni+Co+Cu ≤ 44,5% 0% ≤ Co ≤ 5% 0% ≤ Cu ≤ 3% 1,5% ≤ Ti ≤ 3,5% 0% ≤ Nb + Ta/2 ≤ 1% 0,05% ≤ Al ≤ 1% 0% ≤ Cr ≤ 0,5% 0% ≤ Zr ≤ 0,5% 0% ≤ Mo + W/2 ≤ 0,1% C ≤ 0,05% Si ≤ 0,5% Mn ≤ 0,5% S ≤ 0,01% P ≤ 0,02% 0,0005% ≤ B ≤ 0,003%
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