FR2885698A1 - Procede d'evaluation de la fiabilite d'un acier et d'acier de haute fiabilite obtenus selon le meme procede - Google Patents
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Abstract
Procédé d'évaluation de la fiabilité d'un acier en relation avec les inclusions de petite taille et de taille moyenne ainsi qu'avec les grosses inclusions, et acier de haute fiabilité obtenu selon ce procédé.Le procédé permet d'évaluer la fiabilité d'un acier en termes d'inclusions, et il se caractérise en ce qu'on évalue les inclusions dont la taille maximale est proche de 100 mum au plus par microscopie combinée à l'analyse statistique des valeurs extrêmes ; on évalue les inclusions dont la taille maximale est proche de 100 mum au moins par essai de détection de défauts par ultrasons à une fréquence dans la gamme de 5 à 25 MHz ; et l'on évalue la fiabilité de l'acier en fonction des résultats de l'analyse statistique des valeurs extrêmes appliquée aux résultats combinés de la microscopie et de l'essai de détection de défauts par ultrasons.
Description
PROCEDE D'EVALUATION DE LA FIABILITE D'UN ACIER ET D'ACIER DE
HAUTE FIABILITE OBTENUS SELON LE MEME PROCEDE
La présente invention concerne un procédé d'évaluation de la fiabilité d'un acier et d'acier de haute fiabilité obtenus selon ce procédé. Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé d'évaluation d'acier qui emploie la microscopie combinée à une analyse statistique des valeurs extrêmes et à la technique de détection des défauts par ultrasons (on parle de Technique de détection des défauts par ultrasons ou de Technique ultrasonique ), afin de détecter la présence d'inclusions de taille comprise entre quelques micromètres et plusieurs centaines de micromètres ( m), et elle concerne aussi de l'acier de haute fiabilité obtenu selon ce procédé. La microscopie combinée à l'analyse statistique des valeurs extrêmes permet d'estimer la taille des inclusions les plus grosses dans l'acier par analyse statistique de la taille des inclusions observées par microscopie. La technique de détection des défauts par ultrasons permet de détecter des défauts à une fréquence de détection dans la gamme de 5 à 25 MHz.
L'augmentation de la résistance à la fatigue d'un contact roulant est essentielle pour obtenir une fiabilité élevée de roulements. On sait bien que la durée de vie de roulements est particulièrement affectée par des inclusions non métalliques.
On classe la résistance à la fatigue d'un contact roulant en deux types selon la fiabilité voulue. L'un de ces types s'appelle la durée de vie L10 et sert de mesure courante des performances de roulement, et l'autre s'appelle durée de vie brève et elle se fonde sur des défaillances accidentelles.
Précisément, l'appellation durée de vie brève se définit comme la durée de vie d'un roulement à partir du moment où un roulement défaillit prématurément, ou plus tôt que sa durée de vie calculée. Comme la durée de vie L10 et la durée de vie brève se déterminent en fonction de deux types différents de défaillances qui surviennent à des fréquences nettement différentes, on pense que la différence de fréquence correspondant à ces défaillances est due à des inclusions qui se produisent à des fréquences nettement différentes. Il s'ensuit qu'il faut choisir un volume d'inspection approprié pour l'évaluation d'inclusion (évaluation de fiabilité) en fonction du type d'inclusions, ou du type de durée de vie de roulement.
On considère que la durée de vie Lu de roulements se caractérise par des inclusions de petite taille ou de taille moyenne, en particulier des inclusions de taille proche de 100 micromètres au plus (en gros, de quelques microns à plusieurs dizaines de microns). On considère que la brève durée de vie de roulements se caractérise par de grosses inclusions de taille proche de 100 pm au moins. Ainsi, il faut construire un système qui permette d'évaluer les deux types d'inclusions et que l'on puisse donc utiliser pour définir un acier de haute fiabilité.
Les techniques utilisées habituellement pour évaluer la propreté de l'acier sont la microscopie conçue pour l'évaluation d'inclusions non métalliques dans l'acier, comme l'indique la norme JIS G0555, la microscopie destinée à l'observation directe de spécimens polis, à l'aide d'un microscope comme l'indique la norme ASTM E45, et la technique à solution acide, selon laquelle on utilise de l'acide nitrique (HNO3) dilué ou similaire pour dissoudre une matrice de fer en vue d'extraire les inclusions de l'acier et de les observer.
Une technique couramment mise en oeuvre pour détecter des inclusions présentes dans de l'acier s'appelle la technique de détection des défauts par ultrasons. Le document 1 de type brevet décrit un élément roulant d'un roulement à billes de puissance dans lequel la taille maximale des inclusions présentes dans l'élément à une profondeur double de la position de contrainte de cisaillement maximal ou inférieure se limite à 200 pm au plus.
Le document 2 de type brevet décrit un acier de propreté élevée dans lequel le nombre d'inclusions de 20 pm ou plus grosses, détectées par dissolution dans l'acide de l'acier, est inférieur ou égal à 40 pour 100 g d'acier.
Le document 3 de type brevet décrit un acier à distorsion stable par traitement thermique dans lequel on s'assure que le nombre d'inclusions dont la racine carrée de la surface est supérieure à 100 pm est inférieure ou égale à 2 pour 1,0.105 mm 3 de cet acier.
Le document 4 de type brevet décrit une technique selon laquelle on prépare des éprouvettes par laminage et/ou par forgeage d'un acier selon un rapport de laminage et/ou de forgeage supérieur ou égal à 6, et par normalisation ou par recuit de l'acier, avant de le soumettre à une détection de défauts par ultrasons en immersion dans de l'eau à l'aide d'une sonde ponctuelle de type à focalisation, à une fréquence dans la gamme de 5 à 25 MHz, afin de détecter les inclusions présentes dans l'acier. La technique donne une précision améliorée de détection.
[Document de type Brevet 1] Publication de brevet japonais publiée avant examen n 2004-144289 [Document de type Brevet 2] Publication de brevet japonais publiée avant examen n 2001-342512 [Document de type Brevet 3] Publication de brevet japonais publiée avant examen n 2003-247046 [Document de type Brevet 4] Publication de brevet japonais 25 publiée avant examen n 2004-93227 Même si la technique décrite dans le Document de type Brevet 1 concerne des inclusions dont la taille maximale des inclusions est inférieure ou égale à 200 pm, la description n'indique rien à propos de l'évaluation de grosses inclusions en fonction des matériaux.
Un inconvénient de la technique du Document de type Brevet 2 vient du fait que même si la technique nécessite certaines spécifications relatives aux inclusions présentes dans le matériau, on ne peut obtenir que peu de fiabilité puisque l'évaluation de grosses inclusions doit reposer sur l'extraction selon le procédé en solution acide, lequel ne peut pas détecter de groupes d'inclusions du type B. Les inclusions de type B telles que les définit la norme JIS G 0555 correspond à des agrégats contenant (au moins trois) particules noires ou bleutées comportant de multiples angles non déformables et présentant un rapport d'aspect faible (habituellement inférieur à 3). Ces inclusions sont alignées dans la direction de la déformation.
Les procédés décrits dans les Documents de type Brevets 3 et 4 sont appropriés pour l'évaluation de grosses inclusions, mais ils ne sont pas appropriés pour l'évaluation d'inclusions de petite taille ou de taille moyenne.
La présente invention vise à surmonter les problèmes classiques susmentionnés, et c'est donc un objectif de l'invention que de proposer un procédé d'évaluation de la fiabilité d'un acier qui permette de déterminer la fiabilité totale sur la gamme entière de taille de différentes inclusions susceptibles d'affecter la résistance à la fatigue et d'autres caractéristiques d'un acier.
Un autre objectif de la présente invention consiste à proposer des aciers de haute fiabilité, choisis selon la procédure d'inspection qui permet de déterminer la fiabilité totale sur la gamme entière de taille de différentes inclusions susceptibles d'affecter la résistance à la fatigue et d'autres caractéristiques d'un acier.
Ainsi, la présente invention propose-t-elle un procédé d'évaluation de la fiabilité d'un acier, procédé caractérisé en ce que les inclusions proches de 100 pm ou de taille maximale d'inclusion plus petite sont évaluées par microscopie combinée à l'analyse statistique des valeurs extrêmes; les inclusions proches de 100 pm ou plus grosses sont évaluées par une technique de détection des défauts par ultrasons réalisée à une fréquence dans la gamme de 5 à 25 mégahertz; et l'on évalue la fiabilité de l'acier d'après les résultats combinés de la microscopie et de la technique de détection des défauts par ultrasons réalisée à une fréquence dans la gamme de 5 à 25 MHz.
La présente invention propose également un acier de fiabilité élevée en termes d'inclusions présentes dans celui-ci, l'acier pouvant être obtenu par la sélection par un procédé d'évaluation (procédé d'inspection) permettant d'évaluer la fiabilité de l'acier, en particulier d'évaluer les inclusions proches de 100 pm au plus, en taille maximale d'inclusion par microscopie combinée à une analyse statistique des valeurs extrêmes; les inclusions d'évaluation proches de 100 pm au plus en taille maximale d'inclusion selon une technique de détection des défauts par ultrasons réalisée à une fréquence dans la gamme de 5 à 25 MHz; et l'évaluation de la fiabilité de l'acier en fonction des résultats combinés de l'analyse statistique des valeurs extrêmes appliquée aux résultats de la microscopie et de la technique de détection des défauts car ultrasons réalisée à une fréquence dans la gamme de 5 à 25 MHz.
Ces objets, caractéristiques et avantages et d'autres de l'invention découleront de la lecture de la description détaillée suivante prise conjointement avec les dessins annexés.
La figure 1 est un diagramme schématique illustrant un schéma permettant d'évaluer différents types d'inclusions du point de vue du poids d'évaluation et de la taille des inclusions à évaluer.
La figure 2 est un diagramme montrant la relation entre la taille maximale d'inclusion, estimée par microscopie combinée avec l'analyse statistique des valeurs extrêmes selon le procédé permettant d'évaluer la fiabilité d'aciers conformes au premier mode de réalisation, et la résistance à la fatigue de contact roulant.
La figure 3 est un diagramme qui montre la relation entre l'intensité d'écho à partir de grosses inclusions lors d'une technique de détection des défauts par ultrasons, pour une fréquence de détection des défauts dans la gamme de 5 à 25 mégahertz, comme l'établit le procédé d'évaluation de la fiabilité de l'acier du présent mode de réalisation, d'une part, et la racine carrée de la surface des grosses inclusions observées par microscopie, d'autre part.
La figure 4 est une vue en perspective représentant une éprouvette destinée à une technique de détection des défauts par ultrasons conformément au présent mode de réalisation.
La figure 5A est une vue de face en coupe transversale d'une éprouvette représentée à la figure 4.
La figure 5B est une vue de côté d'une éprouvette représentée à la figure 4.
La figure 6 est un diagramme schématique d'un détecteur ultrasonique de défauts, immergé dans l'eau et conforme au présent mode de réalisation.
La figure 7 est un organigramme d'un procédé permettant d'évaluer la fiabilité d'un acier selon un exemple.
La figure 8 est un diagramme montrant le déroulement d'un procédé à partir de la préparation d'éprouvettes pour l'essai de fiabilité jusqu'à l'évaluation de fiabilité selon le procédé permettant d'évaluer la fiabilité d'aciers du présent exemple.
La figure 9 est un organigramme représentant une procédure d'inspection relative à un acier de haute fiabilité conforme au présent exemple.
ÉNUMERATION DES NUMEROS DE REFERENCE 10 détecteur ultrasonique de défauts 11 sonde ponctuelle à focalisation 12 unité de détection de défauts par ultrasons 13 unité de balayage 14 PC (ordinateur personnel -Personal Computer) 15 unité de visualisation éprouvette 21 région d'évaluation 22 région de porosité 23 région d'extrémité 24 région de non-sensibilité région périphérique 26 région de détection B largeur d'éprouvette D dimension extérieure d'éprouvette (diamètre de billette) WP profondeur d'immersion dans de eau MP profondeur focale F1 foyer (dans l'éprouvette) F2 foyer (dans l'eau) On va maintenant décrire en détail le procédé d'évaluation de la fiabilité d'un acier selon un mode de réalisation de la présente invention en se référant aux dessins annexés.
La figure 1 est un diagramme schématique illustrant un protocole d'évaluation de différents types d'inclusions du point de vue du volume d'évaluation et de la taille des inclusions à évaluer. À la figure 1, le volume d'évaluation est converti en poids d'évaluation, et l'axe vertical du diagramme donne les poids d'évaluation.
Dans le diagramme, le volume d'évaluation pour la microscopie impliquant l'observation d'une surface plane et un essai de détection des défauts de type macro-stries impliquant l'observation d'une surface incurvée, a été donné par l'épaisseur des inclusions observées à la surface d'essai (établie comme valant 10}gym pour faciliter la compréhension) multipliée par la surface d'inspection de la surface d'essai. A partir de l'équation qui suit, on estime le volume de fatigue sous surface de contact roulant pour trois types de roulements de différentes tailles, et cela apparaît en poids dans le diagramme.
(Volume de fatigue) = (Surface de contact hertzien entre un élément roulant et une course intérieure) x (profondeur à 90 % de la contrainte de cisaillement maximale).
Le volume de fatigue pour chaque roulement correspond à un ordre de grandeur de 1 g pour des roulements à bille ordinaires, de 100 grammes pour des roulements de voie ferrée et de 10 kg pour des roulements de grands laminoirs, il varie d'un facteur d'environ 10.000.
Ainsi, un procédé conçu pour évaluer de grosses inclusions doit être à même d'évaluer des inclusions non seulement sur un intervalle de grande amplitude, mais aussi dans de grands volumes d'évaluation. Le grand volume d'inspection est également nécessaire parce qu'un volume de fatigue de 1 g peut passer à l'ordre de grandeur du kilogramme si le nombre de pièces est particulièrement important.
On décrit par la suite différents procédés d'évaluation d'inclusions dans l'ordre croissant des volumes d'inspection.
(1) Microscopie Les techniques de microscopie mises en oeuvre pour évaluer les inclusions sont les techniques conformes aux normes JIS et ASTM-E45, et la technique combinée à l'analyse statistique des valeurs extrêmes qui permet d'évaluer un volume plus important. Le volume d'évaluation de la technique combinée à l'analyse statistique des valeurs extrêmes vaut à peu près 1 g, une quantité proche du volume de fatigue de roulements à bille ordinaires, tandis que le volume peut varier en fonction des conditions.
(2) Analyse totale en oxygène L'analyse totale en oxygène est une technique relativement simple et efficace utilisée pour l'évaluation de la propreté sur une longue durée. La technique sert aussi quand on compare les qualités de produits. Même si la teneur en oxygène est corrélée à la durée de vie L10r l'analyse en oxygène ne constitue pas une méthode directe et ne peut pas fournir d'informations au sujet de la taille d'inclusions.
(3) Test des défauts de type macro-strie Cet essai (procédé de test des défauts de type macrostrie relatif à l'acier: JIS G0556) correspond à une petite surface d'évaluation et n'est donc pas approprié pour la détection de grosses inclusions.
(4) Essai de détection de défauts par ultrasons de haute fréquence (50 MHz) Tandis que l'on peut mettre en oeuvre l'essai de détection de défauts par ultrasons de haute fréquence (50 MHz) en tant que variante à la microscopie, il ne peut pas fournir d'informations suffisantes au sujet de la composition chimique, de la taille et de la morphologie des inclusions.
(5) Essai de fracture par fatigue ultrasonique Pendant l'essai de fracture par fatigue ultrasonique, on soumet des éprouvettes à une fréquence élevée dans la gamme des ultrasons, et l'on observe directement les inclusions exposées à la surface d'une fracture et utilisées comme origines de =_a fracture. À la différence de la plupart des essais de fatigue de longue durée, l'essai de fracture par fatigue ultrasonique a lieu à 20 kHz et une charge répétée 107 fois est terminée en 10 minutes. Le volume d'inspection pour chaque éprouvette vaut à peu près 40 mm3, si bien que si l'essai est effectué sur 20 éprouvettes, la masse totale inspectée vaudra 6 g et si l'analyse statistique des valeurs extrêmes sert encore à estimer un volume 10 fois supérieur, la masse totale inspectée vaudra 60 g. Un inconvénient de l'essai de fracture par fatigue ultrasonique vient du fait qu'il permet d'évaluer les spécimens uniquement selon leurs sections transversales lors d'un essai de charge axiale. Pour évaluer la propreté d'un acier, il faut également évaluer les spécimens dans leurs coupes longitudinales, puisque le défaut métallique peut suivre différentes directions en fonction du processus de travail dans le volume de fatigue de roulements réels. À cet égard, l'essai de fracture par fatigue ultrasonique est moins valable que la microscopie combinée à l'analyse statistique des valeurs extrêmes.
(6) Extraction de fines et extraction à l'acide Même s'il s'agit de procédés directs pour la détermination de la répartition en taille d'inclusions, l'extraction de fines et l'extraction à l'acide sont des processus longs. De plus, les deux processus ne permettent pas d'évaluer correctement les groupes d'inclusions de type B lors d'essais sur de grands volumes.
(7) TU de 5 à 25 MHz Même si l'essai de détection de défauts par ultrasons pour une fréquence de détection de défauts dans la gamme de 5 à 25 MHz (que l'on appelle TU de 5 à 25 MHz par la suite) s'avère utile pour évaluer la fiabilité d'un acier, elle n'est pas efficace pour aborder l'évaluation de la durée de vie effective. Cependant, la TU de 5 à 25 MHz s'avère appropriée pour détecter des inclusions larges et rares du fait de son important volume d'inspection.
Les auteurs de la présente invention ont comparé différentes combinaisons des techniques décrites préalablement afin d'évaluer les inclusions, et ils ont constaté que l'analyse statistique des valeurs extrêmes des résultats de la microscopie combinée à la TU de 5 à 25 MHz (de préférence la TU à 15 MHz) représente l'approche la plus efficace pour évaluer les inclusions de taille comprise entre quelques micromètres et plusieurs centaines de micromètres.
L'application de l'analyse statistique des valeurs extrêmes aux résultats de la microscopie permet d'évaluer les micro-inclusions sur l'ensemble de la gamme des tailles proches de 100}gym ou inférieures. Le volume d'évaluation selon cette approche atteint 1 g, une quantité comparable au volume de fatigue de roulements à bille ordinaires, alors que le volume d'évaluation peut varier en fonction des conditions de l'évaluation. La microscopie combinée à l'analyse statistique des valeurs extrêmes s'avère utile pour évaluer de grosses micro-inclusions de taille proche de 100 pm ou inférieure, ce qui permet de déterminer la résistance à la fatigue d'un contact roulant. Par ailleurs, on ne peut pas évaluer des inclusions plus grosses et rares, de taille proche de 100 pm ou supérieures et dont la répartition de taille diffère des inclusions de taille petite et moyenne, par microscopie combinée à l'analyse statistique des valeurs extrêmes, et il faut alors des essais sur de grands volumes (correspondant à l'ordre de grandeur du kg). On considère qu'il est possible d'évaluer efficacement ces grosses inclusions de taille voisine de 100 pm voire davantage par l'essai de détection des défauts par ultrasons réalisé à une fréquence dans la gamme de 5 à 25 MHz (de préférence à 15 MHz) quand l'aptitude à la détection et le volume d'inspection de la technique sont pris en compte. En combinant la microscopie combinée à l'analyse statistique des valeurs extrêmes et l'essai de détection des défauts par ultrasons, on peut évaluer de manière appropriée la propreté d'un acier de roulement en tant que mesure des performances et de la fiabilité de l'acier. Il s'ensuit que l'on peut déterminer la fiabilité totale de l'acier sur l'intervalle complet de taille d'inclusions. Lors de l'évaluation mise en uvre lors du processus de fabrication d'acier, la combinaison de la microscopie combinée à l'analyse statistique des valeurs extrêmes et de l'essai de détection des défauts par ultrasons facilite donc la réduction des causes de défaillance.
Le procédé d'évaluation de la fiabilité d'un acier conforme au présent mode de réalisation se caractérise par le fait que les inclusions microscopiques (oxydes, sulfures et nitrures) sont évaluées par microscopie en conjonction avec l'analyse statistique des valeurs extrêmes, tandis que de plus grosses inclusions sont évaluées par l'essai de détection des défauts par ultrasons à une fréquence dans la gamme de 5 à 25 mégahertz.
La figure 2 représente la relation entre la taille maximale estimée des inclusions déterminée par microscopie combinée à l'analyse statistique des valeurs extrêmes pour l'estimation de la surface S valant 30.000 mm2 selon le procédé d'évaluation de la fiabilité de l'acier conforme au présent mode de réalisation, et la résistance à la fatigue d'un contact roulant. On détermine la durée de vie L10 représentée à la figure 2 dans les conditions suivantes: acier mis en uvre = JIS SUJ2 (JIS G 4805) ; éprouvettes = disques de (D60 x d)20 x t5,8 mm préparés par tranchage d'une tige d'acier dans une direction perpendiculaire à la direction longitudinale; dureté = 62 HRC; et le dispositif d'essai = testeur de fatigue de contact roulant de type à poussée.
La figure 2 montre la relation entre la durée de vie L10 et la valeur prédite de la racine carrée de la surface maximale, -Nis pour l'inclusion la plus grosse prédite (taille maximale d'inclusion prédite, notée vsmax par la suite), parmi les inclusions d'oxyde, les inclusions de sulfure et les inclusions de nitrure en fonction de la résistance à la fatigue de contact roulant et en fonction de la microscopie combinée à l'analyse statistique des valeurs extrêmes.
On a montré que la durée de vie L10 de chaque éprouvette est corrélée à la taille maximale d'inclusion des trois types d'inclusion. Ceci indique que la durée de vie L10 n'est pas déterminée par le type des inclusions, mais par la taille maximale d'inclusion. L'évaluation de la Nismax des oxydes, des sulfures et des nitrures donne la fiabilité pour la répartition d'inclusions de tailles petite à moyenne (l'inclusion estimée comme la plus grosse), proches de 100 pm au plus.
On détermine généralement la valeur -Vs ou racine carrée de la surface d'une inclusion selon l'équation -Vs = (AxB), où A représente la longueur d'une inclusion et où B représente la largeur de cette inclusion, déterminées par microscopie. La direction de la largeur (B) est perpendiculaire à celle de la longueur (A). Ainsi, la valeur 'Vs sert à mesurer la taille moyenne déterminée par assimilation d'une inclusion à un rectangle.
La valeur -Vsmà,; se définit aussi comme la valeur de de l'inclusion la plus grosse dans un champ donné optique d'un microscope (par exemple une surface de 100 mm2), ou comme la valeur de de l'inclusion la plus grosse prédite dans un champ optique de prédiction.
Nous allons maintenant décrire la microscopie combinée à l'analyse statistique des valeurs extrêmes mise en oeuvre dans le cadre de la présente invention. Lorsque l'on effectue une microscopie typique combinée à l'analyse statistique des valeurs extrêmes, on observe par microscopie de multiples éprouvettes choisies à partir d'une population donnée de spécimens à partir d'un échantillon (un produit en acier) afin de déterminer la taille de l'inclusion la plus grosse (évaluée par la racine carrée de la surface) présente dans chaque spécimen. Er.. représentant graphiquement la taille des inclusions les plus grosses sur un graphe de probabilité extrême, on peut estimer la taille de l'inclusion la plus grosse (à savoir Smax) présente dans une population donnée ou dans un volume (ou sur une surface) donné, ou un volume (ou sur une surface) de prédiction. Comme d'autres procédés mis en oeuvre dans l'évaluation d'inclusions, la microscopie combinée à l'analyse statistique des valeurs extrêmes sert à évaluer les inclusions présentes dans des matériaux produits en grandes séries. Dans un cas particulier, on observe 30 champs optiques d'un microscope exempts d'intersection, la surface de chacun valant par exemple 10 mm sur 10 mm (la surface standard d'inspection étant notée so) pour y détecter des inclusions dans chaque spécimen. Puis on estime la valeur '\iSmax qui indique la taille de l'inclusion la plus grosse dans la surface d'estimation (S = 30.000 mm2) selon l'analyse statistique des valeurs extrêmes. La durée de vie Lm représente la longueur (ou la durée) de vie au bout de laquelle 10 <s des spécimens auront défailli. On détermine la relation entre Smax et la durée de vie Ln de manière empirique.
On détermine préférentiellement qu'un échantillon (un produit en acier) a une haute fiabilité quand la taille d'inclusion la plus grosse, estimée par la microscopie combinée à l'analyse statistique des valeurs extrêmes pour la surface d'inspection standard So supérieure ou égale à 80 mm2 et pour la surface d'estimation S égale à 30.000 mm2, est inférieure ou égale à 50 pm, puisque cet acier atteint une durée de vie Lu égale à 106 cycles, comme le montre la figure 2. On a démontré qu'une durée de vie Lu égale à 106 cycles assure une longue vie dans d'autres types d'aciers testés dans différentes conditions.
On détermine préférentiellement qu'un échantillon (un produit en acier) a une haute fiabilité quand la taille d'inclusion la plus grosse, estimée par la microscopie combinée à l'analyse statistique des valeurs extrêmes pour la surface d'inspection standard So supérieure ou égale à 80 mm2 et pour la surface d'estimation S égale à 30.000 mm2, est inférieure ou égale à 30 pm, puisque cet acier atteint une durée de vie Lu égale à 10' cycles, comme le montre la figure 2. On a démontré qu'une durée de vie L10 égale à 10' cycles assure une longue vie dans d'autres types d'aciers testés dans différentes conditions.
Si l'on détermine que la surface d'inspection standard So est supérieure ou égale à 400 mm2, il est possible de stabiliser l'estimation de la taille de l'inclusion la plus grosse.
On applique séparément l'évaluation par microscopie combinée à l'analyse statistique des valeurs extrêmes à des inclusions d'oxyde, de sulfure et de nitrure, puisque les oxydes, les sulfures et le nitrures présentent des répartitions différentes de taille et se doivent de recevoir une évaluation séparée. Une autre raison pour laquelle il faut évaluer séparément ces inclusions correspond au fait que les tailles les plus grosses d'inclusion estimées d'inclusions d'oxyde, de sulfure et de nitrure ont tendance à se rapprocher dans des aciers de propreté ultrahaute, si bien que l'approche classique, conçue seulement pour évaluer des oxydes, ne s'avère pas assez efficace pour déterminer si un acier donné présente suffisamment de fiabilité en termes de durée de vie Llo par exemple.
La figure 3 représente la relation entre l'intensité d'écho issue de grosses inclusions donnée par un détecteur de défauts par ultrasons fonctionnant à une fréquence dans la gamme de 5 à 25 MHz (que l'on appelle TU de 5 à 25 MHz par la suite) selon le procédé de la présente invention, en vue d'évaluer la fiabilité d'un acier, ainsi que le '\/s des grosses inclusions observées par microscopie. La détection par TU de 5 à 25 MHz donne la fiabilité pour la fréquence d'apparition de grosses inclusions, dont la taille est de l'ordre d'au moins 100 gm. Nous allons maintenant décrire la procédure d'essai de détection des
défauts par ultrasons du point de vue (1) de la préparation de l'éprouvette, (2) de la détection de défauts par ultrasons et (3) de l'évaluation.
(1) Préparation de l'éprouvette La figure 4 est une vue en perspective d'une éprouvette du présent mode de réalisation. La figure 5A est une vue de face en coupe transversale de l'éprouvette apparaissant à la figure 4. La figure 5B est une vue de côté de l'éprouvette apparaissant à la figure 4.
Comme le montre la figure 4, on prépare d'abord une billette cylindrique dont le rapport de laminage et/ou de forgeage vaut au moins 6 afin de comprimer des porosités et d'augmenter la précision de détection d'inclusions. On coupe ensuite la billette en cylindres courts de largeur prédéterminée (B). On coupe ensuite un bloc de hauteur prédéterminée (H) à partir du cylindre, comme le montre la ligne continue de la figure 5. Ce bloc est broyé en séquence (façonnage brut), normalisé ou recuit puis poli, afin d'obtenir une éprouvette 20 de dimensions prédéterminées.
Une région d'évaluation 21 est la région autre que la région de porosité 22, que la région périphérique 25, que la région de non- sensibilité 24 et que les régions d'extrémité 23. On détecte et l'on évalue les grosses inclusions présentes dans la région d'évaluation 21.
(2) Essai de détection de défauts par ultrasons La figure 6 est un diagramme schématique d'un détecteur de défauts par ultrasons immergé dans l'eau. Le détecteur de défauts par ultrasons immergé dans l'eau indiqué par le numéro de référence 10 contient une sonde pcnctuelle à focalisation 11, une unité de détection de défauts par ultrasons 12, une unité de balayage 13, un ordinateur personnel (PC) 14 équipé d'un microprocesseur et une unité de visualisation 15.
Le détecteur de défauts par ultrasons immergé dans l'eau 10 fonctionne à une fréquence de détection de défauts dans la gamme de 5 à 25 MHz, et il utilise une éprouvette standard (Bloc Standard d'Essai STB-A22 indiqué dans la norme JIS Z2345 (éprouvette standard pour essai de détection de défauts par ultrasons)) pour étalonner la sensibilité. La sensibilité de référence du détecteur de défauts par ultrasons immergé dans l'eau 10 est ajustée pour que l'intensité maximale d'écho issue du défaut artificiel (trou de fond plat de X1,5 mm) du spécimen standard prenne une valeur prédéterminée (à peu près 80 %). La sensibilité est ensuite augmentée d'une certaine hauteur (à peu près 20 dB) pour détection des défauts.
L'éprouvette 20 est placée dans un réservoir d'eau et la sensibilité, la profondeur de foyer sous la surface de spécimen et l'intervalle de détection 26 sont entrés dans le PC 14. La sonde 11 est ensuite balayée selon un pas prédéterminé afin de déterminer le nombre, la position et la taille des inclusions.
(3) Evaluation On détermine qu'un échantillon (un produit en acier) est acceptable quand le nombre de grosses inclusions présentes dans un spécimen issu de l'échantillon dont la valeur de est supérieure à 100 pm dans une masse d'évaluation convertie valant 10 kg est inférieur à un nombre prédéterminé. Le nombre d'inclusions dans une masse d'évaluation convertie de 10 kg est converti à partir du nombre d'inclusions présentes dans le poids total d'évaluation (c'est-à-dire le poids total de l'intervalle évalué que multiplie le nombre de spécimens; le terme garde la même définition par la suite).
L'exemple décrit précédemment permet la détection / évaluation de grosses inclusions présentes dans de l'acier, et permet donc d'obtenir un acier de haute fiabilité qui contient peu ou pas de grosses inclusions, dont la valeur -N/s est supérieure à 100}gym, et qui peut conduire à une diminution accidentelle de la résistance à la fatigue de contact roulant.
La fréquence de détection de défaut utilisée dans ce mode de réalisation se situe dans l'intervalle allant de 5 à 25 MHz parce qu'un ultrason dont la fréquence est inférieure à 5 MHz ne peut pas détecter avec efficacité les grosses inclusions souhaitées, tandis qu'un ultrason de fréquence supérieure à 25 MHz est vite amorti dans l'acier, si bien qu'il n'est pas possible d'atteindre le grand volume de détection de défauts.
Le système de détection mis en uvre dans ce mode de réalisation est un système de détection de défauts par ultrasons qui est immergé dans de l'eau. Cela tient au fait qu'à la différence du système à contact direct, le système de détection de défauts par ultrasons qui est immergé dans de l'eau peut garantir un couplage acoustique stable pendant le balayage par la sonde, se trouve très peu affecté par la surface de l'éprouvette, et permet une détection de défauts stable et automatique. Dans ce système, la sonde utilisée est du type ponctuelle à focalisation du fait de l'aptitude plus élevée de détection de la sonde par rapport aux sondes de type plat ou de type à foyer linéaire.
Si le diamètre de faisceau du faisceau de détection de défauts au niveau de son foyer est plus grand, on obtient un pas plus important de balayage de détection de défauts, ce qui permet une mesure rapide. Ceci entraîne toutefois une diminution de l'aptitude du système à détecter des inclusions. C'est la raison pour laquelle on préfère que la sonde ait un diamètre de faisceau dans la gamme de 0,5 à 3,0 mm au niveau de son foyer, et que la détection de défauts ait lieu de préférence par utilisation de la surface focale (intervalle de détection) à - 6 dB d'intensité d'écho (plus préférablement à - 3 dB) dans la direction de la profondeur, afin de garantir une meilleure aptitude à la détection.
La région d'évaluation d'un spécimen échantillon est une région qui s'étend à partir de 90 % de la dimension extérieure D (= diamètre de billette; le terme se définit de même par la suite) jusqu'à l'extérieur immédiat de la région de porosité . Ceci est dû au fait que les inclusions sont le plus à même d'être détectées dans la région intermédiaire.
Comme la taille de la région de porosité peut varier en fonction du type d'acier et des conditions de production, la région d'évaluation est de préférence étendue aussi loin que la frontière de la région de porosité afin d'estimer la répartition réelle des inclusions. Dans cet exemple, la région de porosité est la région située à l'intérieur de 40 % de la dimension extérieure D qui contient le centre de l'éprouvette. On détermine la valeur 40 % en supposant qu'une billette spécifiée dans la norme JIS SUJ2 (rapport de laminage et/ou de forgeage = 8,5) est mise en uvre et qu'elle puisse donc varier e:n fonction du type d'acier. La région de porosité se trouve à 20 de la dimension extérieure D pour une billette spécifiée dans la norme JIS SCM 420 (JIS G 4105) (rapport de laminage et/ou de forgeage = 8,5) et à 30 % de la dimension extérieure D pour une billette spécifiée dans la norme JIS S53C (JIS G 4051) (rapport de laminage et/ou de forgeage = 8, 5) . Alors que la masse totale d'évaluation mise en uvre dans ce mode de réalisation vaut 10 kg, une quantité quelconque de l'ordre du kilogramme peut garantir un essai rapide et une haute fiabilité d'évaluation.
On préfère normaliser ou recuire les éprouvettes après broyage afin d'obtenir une micro-structure fine et uniforme, et d'améliorer leur caractéristique mécanique. On préfère aussi que les spécimens soient rendus plats par polissage afin de réduire encore la perte de transmission des ultrasons.
La sensibilité de la procédure de TU de 5 à 25 MHz est ajustée pour que les inclusions dont la valeur de -\is vaut 100 pm soient détectées pour une intensité particulière d'écho. On détermine qu'an échantillon (un produit en acier) a une haute fiabilité quand le nombre d'inclusions (dans des spécimens issus de l'échantillon) détectées à une intensité d'écho plus élevée que l'intensité d'écho prédéterminé vaut 10 ou moins (dans 10 kg de volume d'évaluation converti). On préfère étalonner la sensibilité pour pouvoir détecter les inclusions de 4100 mm au niveau du foyer se trouvant dans l'acier du faisceau ultrasonore à une intensité particulière d'écho. On étalonne indirectement la sensibilité en utilisant des défauts artificiels, afin de simuler des inclusions ou le graphe (courbe d'étalonnage) apparaissant à la figure 3, puisque la détection d'inclusions de 1100 pm (défauts naturels) est difficile en pratique.
Suivant cette procédure, on peut déterminer directement la fréquence d'apparition d'inclusions en groupe, d'inclusions massives et d'autres grosses inclusions qui suivent la répartition d'inclusions différant de la répartition d'inclusions de petite taille ou de taille moyenne que l'on peut déterminer directement grâce à la détection de défaut de l'ordre du kilogramme. Ceci augmente nettement la fiabilité de matériaux produits lors de la conception de pièces réelles dont la masse est de l'ordre du kilogramme ou moins.
On préfère que le nombre d'inclusions soit inférieur ou égal à 2 (dans 10 kg de masse convertie d'évaluation), et plus préférablement 0 (dans 10 kg de masse convertie d'évaluation), comme l'évaluation faite par les auteurs de la présente invention a révélé que la fréquence d'apparition de grosses inclusions apparaissant à la surface de contact roulant de pièces réelles se réduit, ainsi que la fréquence de durée de vie accidentelle, quand le nombre de grosses inclusions est inférieur à la valeur spécifiée précédemment.
On préfère utiliser une sonde ponctuelle de type à focalisation de diamètre de faisceau ultrasonore au niveau du foyer se trouvant dans l'acier compris dans la gamme de 0,5 à 3,0 mm, de préférence dans la gamme de 0,5 à 1,5 mm, et que la distance focale de la sonde dans l'eau soit comprise dans la gamme de 70 à 180 mm, de préférence dans la gamme de 120 à 180 mm. On préfère aussi que l'évaluation qui utilise les résultats de la détection de défauts par ultrasons ait lieu à l'écart de la région de porosité des spécimens échantillons, et en utilisant la masse totale d'évaluation dans la gamme de 1 à 10 kg, de préférence de 5 à 10 kg.
Un diamètre de faisceau trop petit entraîne une aptitude au fonctionnement trop faible, alors qu'un diamètre de faisceau trop grand réduit la précision de mesure. Alors que le diamètre pratique de faisceau de la TU à 15 MHz vaut 1 millimètre, celui-ci peut en théorie atteindre 3, 0 mm. On détermine que l'intervalle préféré de distance focale dans l'eau pour la TU à 15 MHz est dans la gamme de 70 à 180 mm, puisque l'aptitude à la détection de la TU à 15 MHz est améliorée quand la distance focale dans l'eau avoisine 150 mm et que la distance focale dans l'acier avoisine 20 mm. On détermine la masse d'évaluation totale dans la gamme de 1 à 10 kg compte tenu de l'équilibre entre l'efficacité d'inspection et l'inspection sur un grand volume.
On va maintenant décrire en détail un acier de haute fiabilité conforme à la présente invention. L'acier de haute fiabilité conforme au présent mode de réalisation est un acier de haute fiabilité au vu des inclusions qui y sont présentes, l'acier obtenu par sélection par une procédure d'inspection se caractérisant en ce qu'on évalue les inclusions proches de 100 micromètres ou plus petites dans une taille maximale d'inclusion par microscopie combinée à l'analyse statistique des valeurs extrêmes; on évalue les inclusions proches de 100 micromètres ou plus grosses dans une taille maximale d'inclusion par essai de détection des défauts par ultrasons réalisé à une fréquence dans la gamme de 5 à 25 MHz; et l'on évalue la fiabilité de l'acier en fonction des résultats combinés de l'analyse statistique des valeurs extrêmes appliquée aux résultats de la microscopie et de l'essai de détection des défauts par ultrasons.
Comme on a déjà décrit l'évaluation par microscopie combinée à l'analyse statistique des valeurs extrêmes, l'évaluation par essai de détection des défauts par ultrasons et l'évaluation de la fiabilité totale sur l'intervalle complet des tailles d'inclusions présentes dans l'acier de haute fiabilité du présent mode de réalisation, la même description ne sera pas répétée ici. L'acier de haute fiabilité conforme au présent mode de réalisation est un acier pour lequel on a garanti une fiabilité totale sur l'intervalle complet des tailles d'inclusions.
Quand on réalise l'évaluation par microscopie combinée à l'analyse statistique des valeurs extrêmes pour obtenir l'acier de haute fiabilité conforme au présent mode de réalisation, on préfère qu'un échantillon (un produit en acier) soit déclaré comme hautement fiable quand la taille maximale d'inclusion (VSmax) estimée par l'analyse statistique des valeurs extrêmes vaut 50 pm au plus, alors que la surface standard d'inspection vaut 80 mm2 ou davantage et que la surface d'estimation vaut 30.000 mm2.
On préfère en outre que lorsqu'on réalise l'évaluation par microscopie combinée à l'analyse statistique des valeurs extrêmes pour obtenir l'acier de haute fiabilité conforme au présent mode de réalisation, on déclare qu'un échantillon (un produit en acier) soit hautement fiable quand la taille maximale d'inclusion (-\ismax) estimée par l'analyse statistique des valeurs extrêmes vaut 30 pm au plus, alors que la surface standard d'inspection vaut 80 mm2 ou davantage et que la surface d'estimation vaut 30.000 mm2.
Quand on réalise l'évaluation par microscopie combinée à l'analyse statistique des valeurs extrêmes pour obtenir l'acier de haute fiabilité conforme à la présente invention, on préfère évaluer séparément les inclusions d'oxyde, de sulfure et de nitrure.
Quand on réalise l'évaluation par essai de détection des défauts par ultrasons réalisé à une fréquence dans la gamme de à 25 MHz pour obtenir l'acier de haute fiabilité conforme au présent mode de réalisation, on préfère que la sensibilité de détection des défauts soit ajustée pour que les inclusions dont la taille vaut 100 pm soient détectées pour une intensité prédéterminée d'écho, et l'on déclare qu'un échantillon (un produit en acier) a une haute fiabilité quand le nombre d'inclusions (dans des spécimens issus de l'échantillon) détectées pour l'intensité prédéterminée d'écho ou au-delà vaut 10 au plus dans la masse d'évaluation convertie valant 10 kilogrammes.
On préfère en outre que quand on réalise l'évaluation par essai de détection des défauts par ultrasons à une fréquence dans la gamme de 5 à 25 MHz en vue d'obtenir l'acier de haute fiabilité conforme au présent mode de réalisation, la sensibilité de détection des défauts soit ajustée pour que les inclusions dont la taille vaut 100 pm soient détectées pour une intensité prédéterminée d'écho, et l'on déclare qu'un échantillon (an produit en acier) a une haute fiabilité quand le nombre d'inclusions (dans des spécimens issus de l'échantillon) détectées pour l'intensité prédéterminée d'écho ou au-delà vaut 2 au plus dans la masse d'évaluation convertie valant 10 kilogrammes.
On préfère encore que quand on réalise l'évaluation par essai de détection des défauts par ultrasons à une fréquence dans la gamme de 5 à 25 MHz en vue d'obtenir l'acier de haute fiabilité conforme au présent mode de réalisation, la sensibilité de détection des défauts soit ajustée pour que les inclusions dont la taille vaut 100 pm soient détectées pour une intensité prédéterminée d'écho, et l'on déclare qu'un échantillon (un produit en acier) a une haute fiabilité quand le nombre d'inclusions (dans des spécimens issus de l'échantillon) détectées pour l'intensité prédéterminée d'écho ou au-delà vaut 0 dans la masse d'évaluation convertie valant 10 kilogrammes.
On préfère que quand on réalise l'évaluation par essai de détection des défauts par ultrasons à une fréquence dans la gamme de 5 à 25 MHz en vue d'obtenir l'acier de haute fiabilité conforme au présent mode de réalisation, on utilise une sonde ponctuelle de type à focalisation dont le diamètre de faisceau ultrasonore au niveau du foyer se trouvant dans l'acier est dans la gamme de 0,5 à 3,0 mm, et que la distance focale de la sonde dans l'eau soit dans la gamme de 70 à 180 millimètres. On préfère en outre que l'évaluation mettant en oeuvre les résultats de l'essai de détection des défauts par ultrasons ait lieu à l'écart de la région de porosité des spécimens échantillons et en utilisant une masse totale d'évaluation dans la gamme de 1 à 10 kg.
[Exemple]
On va maintenant décrire plus en détail le procédé d'évaluation de la fiabilité d'un acier conforme au mode de réalisation de la présente invention en se référant aux exemples qui ne visent pas à limiter la portée de l'invention de quelle façon que ce soit.
La figure 8 est un diagramme qui représente le déroulement d'un processus à partir de la préparation d'éprouvettes destinées à l'essai de fiabilité jusqu'à l'évaluation de fiabilité du mode de réalisation.
On divise une billette de 167 mm produite à partir d'un matériau de coulage vertical continu (JIS SUJ2, [0]<_ 10 ppm) sous forme de bloc destiné à une analyse microscopique, et de bloc destiné à une analyse par TU à 15 MHz. Le bloc destiné à une analyse microscopique est forgé à 4,65 mm et les pièces d'essai (6 plaques Tl à T6, chacune mesurant 15 mm x 100 mm x mm) sont préparées à partir du noyau du bloc en vue d'être analysés au microscope pour une observation de surface L. On observe au microscope la région centrale de la surface L, qui contient de préférence la partie périphérique de l'axe central de l'échantillon. On observe au microscope la surface de 15 mm sur 100 mm de chacune des 6 plaques pour y détecter des inclusions dans 5 champs optiques de 10 mm sur 10 mm qui ne se coupent pas (que l'on note Son (Soi à 5030 pour l'ensemble)) . On prépare aussi des éprouvettes (pour l'observation de surface L) à partir du bloc destiné à l'analyse par TU à 15 MHz.
L'appellation surface L utilisée ici correspond à la surface parallèle à la direction de roulement, ou de forgeage d'extension du produit.
La figure 7 est un graphe correspondant au procédé de la présente invention permettant d'évaluer la fiabilité d'un acier.
A l'étape 101 (dans la figure, chaque étape est notée S), des échantillons sont évalués par microscopie combinée à l'analyse statistique des valeurs extrêmes pour une surface d'inspection standard So = 100 mm2, le nombre de Son vaut 30 et la surface d'estimation S vaut 30.000 mm2 en vue de déterminer la valeur de -\/smax É La norme utilisée lors de cette évaluation correspond à 'smax < 50 pm.
A l'étape 102, on évalue des échantillons par TU à 15 MHz pour une masse d'évaluation totale dans la gamme de 1 à 10 kilogrammes. Lors de cette étape, on dénombre les inclusions détectées pour une intensité d'écho correspondant à la valeur de vSmax supérieure ou égale à 100 pm. On convertit le compte en nombre d'inclusions pour un volume d'évaluation correspondant à 10 kg. On évalue les spécimens sur la base du nombre d'inclusions détectées pour une intensité particulière d'écho, par exemple 0 inclusion pour des intensités d'écho supérieures ou égales à 80 ou 2 inclusions au plus pour des intensités d'écho supérieures ou égales à 30 Selon une variante, on peut estimer les échantillons sur la base du seuil déterminé par analyse TU à 15 MHz. Par exemple, les échantillons qui ont satisfait à l'essai de microscopie combinée à l'analyse statistique des valeurs extrêmes peuvent être évalués en tant que A, B, C ou non fiables , acier de haute fiabilité A correspondant à 0 inclusion détectée par TU à 15 MHz (dans un volume d'évaluation correspondant à 10 kg), acier de haute fiabilité B correspondant à 0 à 2 inclusions détectées par TU à 15 MHz (dans un volume d'évaluation correspondant à 10 kilogrammes), acier de haute fiabilité C correspondant à 2 à 10 inclusions détectées par TU à 15 MHz (dans un volume d'évaluation correspondant à 10 kg) et acier non fiable correspondant à plus de 10 inclusions détectées par TU à 15 MHz (dans un volume d'évaluation correspondant à 10 kg).
Dans cet exemple, on détermine qu'un échantillon (produit en acier) comportant au plus 10 inclusions détectées pour des intensités d'écho prédéterminées ou supérieures (dans un volume d'évaluation correspondant à 10 kg pour des spécimens issus de l'échantillon) a une haute fiabilité.
On considérera que le seuil pour les valeurs extrêmes (smax) peut également varier pour satisfaire aux exigences des utilisateurs.
Le tableau 1 regroupe les résultats de l'évaluation réalisée selon le procédé d'évaluation de la fiabilité d'un acier du présent exemple.
TABLEAU 1
Échantillon \/smax Nombre d'inclusions Détermination de la n [pm] détectées par TU à validation ou de la (5101) 15 MHz (inclusions défaillance du produit pour 10 kg) (S102) 1 40,4 12 défaillance 2 17,4 0 validation 3 96,3 8 défaillance 4 18,1 5 validation 30,9 5 validation 6 92,0 20 défaillance 7 49,3 3 validation 8 36,5 0 validation 9 11,4 1 validation 53,6 11 défaillance 11 102,4 0 défaillance 12 80,5 3 défaillance 13 46,8 1 validation 14 74,0 15 défaillance 29,6 30 défaillance Dans cet exemple, on détermine qu'un échantillon dont la valeur de Vsma,; est supérieure à 50 pm est défectueux. On détermine qu'un échantillon dont la valeur de smax est inférieure à 50 pm est défectueux si le nombre d'inclusions dans 10 kg détectées par la TU à 15 MHz est supérieur à 10. On détermine qu'un échantillon est défectueux si l'une ou l'autre des deux conditions n'est pas vérifiée. Ainsi, le procédé du présent exemple permet d'évaluer de façon appropriée à la fois les grosses micro-inclusions de taille voisine de 100 pm au plus et les grosses inclusions de taille voisine de 100 pm au moins. Il en résulte que l'on peut déterminer la fiabilité totale sur l'-_ntervalle entier de tailles d'inclusions.
On va maintenant décrire plus en détail l'acier de haute fiabilité conforme au mode de réalisation de la présente invention en se référant à des exemples qui ne visent pas à limiter la portée de l'invention de quelle sorte que ce soit.
La figure 9 est un graphe montrant la procédure d'inspection pour un acier de haute fiabilité conforme au
présent exemple.
On teste d'abord une billette de 1167 mm, produite à partir d'un matériau de coulage vertical et continu (JIS SUJ2, [0] 10 ppm), selon une procédure courante relative à la qualité interne et à la qualité de surface (étape 201). Puis billette selon le procédé d'évaluation de la l'acier conforme au présent exemple (étape 202).
de la fiabilité de l'acier de que le déroulement du procédé de la fiabilité d'un acier conforme au présent en référence à la figure 7 (étapes 101 et Seul un échantillon qui a passé le test courant (étape 201) peut être soumis à l'essai du présent exemple (étape 202). On détermine si un produit est qualifié pour l'expédition en fonction des résultats des deux essais.
Le tableau 2 regroupe les critères de sélection d'acier de haute fiabilité selon la procédure d'inspection qui réalise l'évaluation de la fiabilité d'un acier selon le présent exemple.
on teste la fiabilité de La procédure l'étape 202 d'évaluation d'inspection est la même exemple, décrit 102).
TABLEAU 2
LOT Détermination Détermination selon Détermination de N selon procédure le procédé l'expédition sous courante d'essai d'évaluation de la forme d'acier de (étape 201) fiabilité de l'acier haute fiabilité selon le présent
exemple (étape 202)
1 validation validation validation 2 validation!défaillance défaillance 3 défaillance validation défaillance 4 défaillance défaillance défaillance La mention validation dans le tableau indique que l'échantillon a passé le test et la mention défaillance indique que l'échantillon n'a pas satisfait à l'essai. Comme on le voit, l'acier de haute fiabilité du présent exemple est testé non seulement selon la procédure courante d'inspection (étape 201), mais aussi selon la procédure d'inspection conforme au procédé d'évaluation de la fiabilité de l'acier du présent exemple (étape 202), si bien qu'on détermine qu'il s'agit d'un produit hautement fiable, qualifié pour l'expédition.
Alors qu'on vient de décrire des modes préférés de réalisation, on comprendra qu'il est possible de réaliser une modification et une variation de la présente invention sans quitter la portée des revendications qui suivent.
Claims (16)
1. Procédé d'évaluation de la fiabilité d'un acier, caractérisé par.
- l'évaluation d'inclusions proches de 100 pm au plus en taille maximale d'inclusion par microscopie combinée à l'analyse statistique des valeurs extrêmes; - l'évaluation d'inclusions proches de 100 pm au moins en taille maximale d'inclusion par un essai de détection de défauts par ultrasons réalisé à une fréquence dans la gamme de 5 à 25 MHz; - et par l'évaluation de la fiabilité de l'acier en fonction des résultats de l'analyse statistique des valeurs extrêmes appliquée aux résultats combinés de la microscopie et de l'essai de détection de défauts par ultrasons à une fréquence dans la gamme de 5 à 25 MHz.
2. Procédé d'évaluation de la fiabilité d'un acier selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évaluation par microscopie combinée à l'analyse statistique des valeurs extrêmes détermine si l'acier a une haute fiabilité quand la taille la plus grande d'inclusion estimée par l'analyse statistique des valeurs extrêmes vaut au plus 50 micromètres, pour une surface standard d'inspection So valant 80 mm2 au moins et pour une surface d'estimation valant 30000 mm2.
3. Procédé d'évaluation de la fiabilité d'un acier selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évaluation par microscopie combinée à l'analyse statistique des valeurs extrêmes détermine si l'acier a une haute fiabilité quand la taille la plus grande d'inclusion estimée par l'analyse statistique des valeurs extrêmes vaut au plus 30 micromètres, pour une surface standard d'inspection So valant 80 mm2 au moins et pour une surface d'estimation valant 30000 mm2.
4. Procédé d'évaluation de la fiabilité d'un acier selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évaluation par microscopie combinée à l'analyse statistique des valeurs extrêmes est appliquée séparément aux inclusions de type oxyde, sulfure et nitrure.
5. Procédé d'évaluation de la fiabilité d'un acier selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évaluation par l'essai de détection de défauts par ultrasons à une fréquence dans la gamme de 5 à 25 MHz a lieu à une sensibilité qui permet la détection d'inclusions dont la taille vaut 100 pm selon une intensité prédéterminée d'écho, et en ce que l'on détermine si l'acier a une haute fiabilité quand le nombre d'inclusions détectées aux intensités prédéterminées ou supérieures d'écho vaut 10 au plus dans une masse d'évaluation convertie de 10 kg.
6. Procédé d'évaluation de la fiabilité d'un acier selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évaluation par l'essai de détection de défauts par ultrasons à une fréquence dans la gamme de 5 à 25 MHz a lieu à une sensibilité qui permet la détection d'inclusions dont la taille vaut 103 pm selon une intensité prédéterminée d'écho, et en ce que l'on détermine si l'acier a une haute fiabilité quand le nombre d'inclusions détectées aux intensités prédéterminées ou supérieures d'écho vaut 2 au plus dans une masse d'évaluation convertie de 10 kg.
7. Procédé d'évaluation de la fiabilité d'un acier selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évaluation par l'essai de détection de défauts par ultrasons à une fréquence dans la gamme de 5 à 25 MHz a lieu à une sensibilité qui permet la détection d'inclusions dont la taille vaut 100 pm selon une intensité prédéterminée d'écho, et en ce que l'on détermine si l'acier a une haute fiabilité quand le nombre d'inclusions détectées aux intensités prédéterminées ou supérieures d'écho est nul dans une masse d'évaluation convertie de 10 kg.
8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce 5 que lors de l'évaluation par essai de détection de défauts par ultrasons à une fréquence dans la gamme de 5 à 25 MHz, on utilise une sonde ponctuelle de type à focalisation dont le diamètre de faisceau ultrasonore au niveau d'un foyer se trouvant dans l'acier vaut de 0,5 à 3,0 mm, on ajuste une distance focale dans l'eau de la sonde ponctuelle de type à focalisation dans la gamme de 70 à 180 mm, une région de porosité d'une éprouvette est laissée à 15 l'écart, et en ce qu'une masse totale d'évaluation est dans la gamme de 1 à 10 kg.
9. Acier de haute fiabilité présentant une haute fiabilité en termes d'inclusions présentes dans celui-ci, cet acier pouvant être obtenu par la sélection d'un processus d'inspection permettant d'évaluer la fiabilité de cet acier, cette sélection comprenant les étapes suivantes: l'évaluation d'inclusions dont la taille maximale est 25 proche de 100 pm au plus par microscopie combinée à l'analyse statistique des valeurs extrêmes; l'évaluation d'inclusions dont la taille maximale est proche de 100 pm au moins par essai de détection de défauts par ultrasons réalisé à une fréquence dans la gamme de 5 à 25 mégahertz; et évaluation de la fiabilité de l'acier en fonction des résultats de l'analyse statistique des valeurs extrêmes appliquée aux résultats combinés de la microscopie et de l'essai de détection de défauts par ultrasons réalisé à une fréquence dans la gamme de 5 à 25 MHz.
10. Acier de haute fiabilité selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'évaluation par microscopie combinée à l'analyse statistique des valeurs extrêmes détermine si l'acier a une haute fiabilité quand la taille maximale d'inclusion estimée par l'analyse statistique des valeurs extrêmes vaut 50 pm au plus, pour une surface standard d'inspection So valant au moins 80 mm2 et pour une surface d'estimation S valant 30000 millimètres carré.
11. Acier de haute fiabilité selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'évaluation par microscopie combinée à l'analyse statistique des valeurs extrêmes détermine si l'acier a une haute fiabilité quand la taille maximale d'inclusion estimée par l'analyse statistique des valeurs extrêmes vaut 30 pm au plus, pour une surface standard d'inspection So valant au moins 80 mm2 et pour une surface d'estimation S valant 30000 millimètres carré.
12. Acier de haute fiabilité selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'évaluation par microscopie combinée à l'analyse statistique des valeurs extrêmes est appliquée séparément aux inclusions de type oxyde, sulfure et nitrure.
13. Acier de haute fiabilité selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'évaluation par l'essai de détection de défauts par ultrasons à une fréquence dans la gamme de 5 à 25 MHz a lieu à une sensibilité qui permet la détection d'inclusions dont la taille vaut 100 pm selon une intensité prédéterminée d'écho, et en ce que l'on détermine si l'acier est hautement fiable quand le nombre d'inclusions détectées aux intensités prédéterminées ou supérieures d'écho vaut 10 au plus dans une masse d'évaluation convertie de 10 kg.
14. Acier de haute fiabilité selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'évaluation par l'essai de détection de défauts par ultrasons à une fréquence dans la gamme de 5 à 25 MHz a lieu à une sensibilité qui permet la détection d'inclusions dont la taille vaut 100 micromètres selon une intensité prédéterminée d'écho, et en ce que l'on détermine si l'acier est hautement fiable quand le nombre d'inclusions détectées aux intensités prédéterminées ou supérieures d'écho vaut 2 au plus dans une masse d'évaluation convertie de 10 kg.
15. Acier de haute fiabilité selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'évaluation par l'essai de détection de défauts par ultrasons à une fréquence dans la gamme de 5 à 25 MHz a lieu à une sensibilité qui permet la détection d'inclusions dont la taille vaut 100 micromètres selon une intensité prédéterminée d'écho, et en ce que l'on détermine si l'acier est hautement fiable quand le nombre d'inclusions détectées aux intensités prédéterminées ou supérieures d'écho est nul dans une masse d'évaluation convertie de 10 kg.
16. Acier de haute fiabilité selon la revendication 9, caractérisé en ce que lors de l'évaluation par essai de détection de défauts par ultrasons à une fréquence dans la gamme de 5 à 25 MHz, on utilise une sonde ponctuelle de type à focalisation dont le diamètre de faisceau ultrasonore au niveau d'un foyer se trouvant dans l'acier vaut de 0,5 à 3, 0 mm, on ajuste une distance focale dans l'eau de la sonde ponctuelle de type à focalisation dans la gamme de 70 à 180 mm, une région de porosité d'une éprouvette est laissée à l'écart, et en ce qu'une masse totale d'évaluation est dans la gamme de 1 à 10 kg.
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