LU82202A1

LU82202A1 - Procede pour fabrique des produits lamines en acier a haute limite elastique

Info

Publication number: LU82202A1
Application number: LU82202A
Authority: LU
Inventors: M Economopoulos
Original assignee: Centre Rech Metallurgique
Priority date: 1979-02-28
Filing date: 1980-02-27
Publication date: 1980-06-06
Also published as: DD149380A5; CH639136A5; US4295902A; BE874535A

Description

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c-jL Revendi.eati.on de la priorité d’une demande de 1? brevet déposée en Belgique le 28 février 1979 r~ sous le No 874.535 BL-2826/EM/BM C 1940/7902.

CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES -CENTRUM V00R RESEARCH IN DE METALLURGIE,

Association sans but lucratif - Vereniging zonder winstoogmerk à BRUXELLES, (Belgique).

Procédé pour fabriquer des produits laminés en acier à haute limite élastique.

* La présente invention est relative à un procédé pour fabriquer des produits laminés en acier à haute limite élastique, comprise entre 500 et 1200 mégaPascals; ces produits peuvent être des ronds à béton, du fil machine, des barres de section circulaire ou non, des profilés constitués soit essentiellement d'un fer plat, soit de plusieurs plats solidarisés entre eux, des largets et même » des tôles.

Les principales qualités que les utilisateurs ré- ! * v I clament des produits laminés en acier sont, entre autres, une li- I mite élastique aussi élevée que possible pour la nuance d'acier ! i 2.- utilisée, ainsi que, suivant le cas et l'usage auquel le produit est destiné, une résistance à la fatigue, une ductilité, une souda-bilité, voire même une tréfHabilité satisfaisantes.

L'obtention de telles qualités nécessite par ailleurs la mise en oeuvre de procédé de durcissement soit par précipitation, grâce à l'adjonction d'éléments d'alliages supplémentaires, soit par écrouissage, par exemple par étirage ou torsion à froid. Toutefois, ces deux procédés connus présentent l'inconvénient d'être relative- ♦ ment onéreux.

La présente invention a pour objet un procédé permet tant d'éviter l'inconvénient cité ci-dessus, par l'adaptation d'un traitement thermique à la composition de l'acier, en vue de créer des microstructures métalliques appropriées.

Le procédé, objet de la présente invention, pour fabriquer un produit laminé en acier à haute limite élastique comprise entre 500 et 1200 mégaPascals, est essentiellement caractérisé en ce qu'à partir de la température d'austénitisation d'un produit laminé en acier contenant de 0,10 % à 0,50 % de Carbone, de 0,90 % à 1,50 % de Manganèse et de 0,10 % à 0,45 % de Silicium, on soumet le produit à un refroidissement intense au moyen d’un fluide, de telle façon que l'on réalise une trempe martensitique et/ou bainitique de la couche superficielle de tout ou partie du produit» tandis que la partie non trempée du produit laminé reste . à une température suffisante pour permettre, par la suite, de réaliser un revenu de la couche superficielle de martensite et/ou de bainite.

Suivant l'invention, le refroidissement intense est avantageusement appliqué au produit laminé dès sa sortie de la cage finisseuse du laminoir.

Suivant une modalité de l'invention, on fabrique un produit laminé à limite élastique comprise entre 500 et 800 mégaPascals dans une gamme d'épaisseur et de diamètre inférieurs à 50 mm, à partir d'un acier contenant de 0,30 % à 0,50 % C, de 0,90 % à 1,10 % Mn et de 0,10 % à 0,30 % Si.

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Suivant une autre modalité de l'invention, le produit laminé en acier contient en outre de 0,20 % à 0,70 % de Ni, de 0,10 % à 0,80 % de Cr et de 0,02 % à 0,10 % de V.

, Dans le cadre de la précédente modalité, on fabri que un produit laminé à limite élastique comprise entre 500 et 800 mégaPascals dans une gamme d'épaisseur et de diamètre supérieurs à 50 mm à partir d'un acier contenant de 0,10 % à 0,30 % C, de 1,20 % | à 1,40 % Mn, de 0,10 % à 0,30 % Si, de 0,40 % à 0,70 Ni, de 0,40 % | ’ à 0,80 % Cr, de 0,02 % à 0, 10 % V.

Egalement dans le cadre de la précédente modalité, on fabrique un produit laminé à limite élastique comprise entre 800 et 1200 mégaPascals à partir d'un acier contenant de 0,30 % à 0,50% C, de 1,20 % à 1,40 % Mn, de 0,15 % à 0,45 % Si, de O, 20 % à 0,60 % Ni, de 0,10 % à 0,40 % Cr, de 0,02 % à 0,06 % V.

. Le fluide de refroidissement utilisé pour la mise en \i ! oeuvre de ce procédé est généralement de l'eau avec ou sans additifs, des solutions aqueuses de sels minéraux, etc... Ce fluide peut également être un brouillard, obtenu par exemple en mettant de l'eau en suspension dans un gaz, par exemple de l'air; il peut encore être ! | un gaz, par exemple de la vapeur d'eau.

Du point de vue pratique, on obtient le refroidis- i I sement rapide désiré du produit laminé, en choisissant les disposi- i : tifs de refroidissement et en ajustant, de façon adéquate, la lon- » gueur et les caractéristiques de débit des rampes de refroidissement.

j ’ Les avantages présentés par le procédé décrit ci- ; dessus sont les suivants ; - qualités améliorées, - économie d'éléments d'alliages, - réduction des frais de traitement thermique, - possibilité de réduire le nombre de nuances à produire en ; . aciérie pour obtenir les qualités voulues, , - possibilité d'économiser la production de certaines nuances I d'acier non standardisées (grande souplesse de réglage).

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Les exemples suivants sont donnés à titre indicatif, mais non limitatif, pour illustrer les avantages présentés par le procédé de la présente invention.

JL· On a utilisé des barres en acier de diamètres varia bles (10, 15, 20, 30, 40, 45 mm), inférieurs à 50 mm et de composition chimique moyenne égale à : 0,40 % C, 1,20 % Mn et 0,20 % Si, le solde étant constitué par du Fe contenant les impuretés habituelles.

A la sortie de la dernière cage du laminoir, ces barres ont été soumises à une trempe rapide avec autorevenu, conformément à la présente invention.

Les barres ainsi traitées possédaient une limite élastique de l'ordre de 500 MPa.

Pour obtenir une telle limite élastique avec des barres en acier soumises à un traitement thermique classique (trempe ordinaire + revenu), on a dû utiliser des aciers dont la composition chimique est comprise entre 0,38 % et 0,43 % C, 0,85% et î, ÎO % Mn, 0,40 - 0,60 % Si et 0,04 % - 0,05 % V.

On constate ainsi l'économie en éléments C, Mn, Si que le procédé de l'invention peut apporter et en plus l'absence de Vanadium qui est nécessaire dans le cas du traitement thermique classique.

Des essais comparatifs des deux types de traitements thermiques (invention, classique) effectués sur ces barres en acier d'une même composition chimique (0,40 % C, 1,20 % Mn, 0,20 % Si) ont montré une différence de limite élastique de l'ordre de 100 MPa en faveur du traitement suivant l'invention, ce qui montre bien l'amélioration de la qualité que ce traitement peut procurer.

» L'amélioration de la qualité se traduit également . de façon générale par une meilleure ductilité (augmentation de 1’ allongement et de l’aptitude à résister à la flexion).

i 5.- |‘ 2. Dans une autre série d'essais, on a utilisé des ! barres en acier de diamètres supérieurs à 50 mm et de composition J chimique moyenne égale à : O, 20 % C, 1,30 % Mn, 0,20 % Si, 0,50 %

Ni, 0,60 % Cr, 0,06 % V, le solde étant constitué par du Fe contenant les impuretés habituelles.

A la sortie de la dernière cage du laminoir, ces barres ont également été soumises à une trempe rapide avec autorevenu, conformément au procédé de la présente invention.

Les barres ainsi traitées possédaient une limite élastique de l'ordre de 750 MPa.

Pour obtenir une telle limite élastique avec des barres en acier soumises à un traitement thermique classique (trempe ordinaire + revenu) , on a dû utiliser des barres en acier, dont la composition chimique est comprise entre 0,25 % à 0,29 % C, 1,20 % à 1,40 % Mn, 0,15 % à 0,30 % Si, 0,40 % Cu, 0,70 % Ni, 0,60 % Cr, 0,06 % V.

On constate également l’économie en éléments C, Mn et Si que le procédé de l'invention entraîne et en plus l'économie en éléments d'alliages tels que Cu, Ni, Cr et V qui sont nécessaires dans le cas du traitement thermique classique.

En ce qui concerne l'économie des frais de traitement thermique, les barres soumises au traitement classique doivent subir en outre un étirage et une normalisation pour assurer l'obtention de la résistance voulue. Par contre, ces opérations ne sont pas nécessaires après application du procédé de l'invention.

3. Cet exemple est destiné à faire ressortir l'économie en frais d'éléments d'alliages et de traitements thermiques que le procédé de l'invention peut procurer.

De la même façon que dans les exemples 1 et 2, on a 1 ’ traité des barres en acier de diamètres compris entre 26 et 32 mm J et de compositions chimiques différentes, suivant le procédé de I | l'invention d'une part, et un procédé de traitement thermique I i * 6.- classique d'autre part, en vue d'obtenir une même limite élastique, de l'ordre de 1100 MPa et on a obtenu les compositions suivantes : composition suivant suivant traitement chimique 1'invention thermique classique C % 0,40 0,50 - 0,54

Mn % 1,30 1,25 - 1,50

Si % 0,30 0,50 - 0,70

Ni % 0,40 3,35 - 0,45

Cr % 0, 25 0,20 - 0,30 V % 0,04 0,08 - 0,09.

Les chiffres ci-dessus montrent bien l'économie importante effectuée sur les éléments d'alliages (y compris C, Mn, Si) .

En ce qui concerne l'économie des frais de traitement thermique, les barres soumises au traitement classique doivent subir en outre un étirage et une normalisation pour assurer l'obtention de la résistance voulue. Par contre, ces opérations ne sont pas nécessaires après application du procédé de l’invention.

On notera également les teneurs relativement plus importantes en C et en Mn des aciers que l'oc peut soumettre au procédé de l'invention.

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Claims

1. Procédé pour fabriquer des produits laminés en acier à limite élastique comprise entre 500 et 1200 mégaPascals, caractérisé en ce qu’à partir de la température d’austénitisation d’un produit laminé en acier contenant de O,10 % à 0,50 % de C, de 0,90 % à 1,50 % de Mn et de 0,10 % à 0,40 % de Si, on soumet ce * produit à un refroidissement intense, au moyen d’un fluide, de telle façon que l’on réalise une trempe martensitique et/ou bainitique de I la couche superficielle de tout ou partie du produit, tandis que la | partie non trempée du produit laminé reste à une température suffi- ! santé pour permettre, par la suite, de réaliser un revenu de la couche superficielle de martensite et/ou de bainite.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le refroidissement intense est appliqué au produit laminé dès sa sortie de la cage finisseuse du laminoir.

3. Procédé suivant l’une ou l’autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l’on fabrique un produit laminé à limite élastique comprise entre 500 et 800 mégaPascals dans une gamme d’épaisseur et de diamètre inférieurs à 50 mm, à partir d’un acier contenant de 0, 30 % à 0,50 % C, de 0,90 % à 1,10 % Mn, et de . 0,10 % à 0,30 % Si.

4. Procédé suivant l’une ou l’autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l’acier du produit laminé contient en outre de 0,20 % à 0,70 % de Ni, de 0,10 % à 0,80 % de Cr et de 0,02 % à 0,10 % de V. '

5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en 1. ce que l’on fabrique un produit laminé à limite élastique comprise entre 500 et 800 mégaPascals dans une gamme d’épaisseur et de diamètres supérieurs à 50 mm à partir d’un acier contenant de 0,10 % Λ 8.- à 0,30 % C, de 1,20 % à 1,40 % Mn, de 0, 10 % à 0,30 % Si, de 0,40 % à 0,70 % Ni, de 0,40 % à 0,80 % Cr, de 0,02 % à 0,10 % V.

6. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'on fabrique un produit laminé à limite élastique comprise entre 800 et 1200 mégaPascals à partir d'un acier contenant de 0,30% à 0,50 % C, de 1,20 % à 1,40 % Mn, de 0,15 % à 0,45 % Si, de 0,20 % à 0,60 % Ni, de 0,10 % à 0,40 % Cr, de 0,02 % à 0,06 % V. * «