LU86228A1 - Procede de fabrication de barres d'acier ayant une meilleure tenacite a basse temperature et barres d'acier ainsi fabriquees - Google Patents

Procede de fabrication de barres d'acier ayant une meilleure tenacite a basse temperature et barres d'acier ainsi fabriquees Download PDF

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LU86228A1
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LU
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steel
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hot rolling
bar
bloom
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Fukukazu Nakasato
Takahiko Adachi
Michitaka Fujita
Eisuke Kawamura
Susumu Kiyokoba
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Sumitomo Metal Ind
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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Description

'4 ^
Procédé de fabrication de barres d'acier ayant une meilleure ténacité à basse température et barres d1acier ainsi fabriquées.
La présente invention concerne un procédé 5 pour la fabrication de barres d'acier ayant une haute résistance et une meilleure ténacité même à des températures ultra-basses de -120°C ou moins encore.
En particulier, la présente invention concerne un procédé de fabrication de barres d'acier ayant ces 10 meilleures propriétés à basse température, de même que les barres d'acier fabriquées par ce procédé.
Au cours des dernières années, on a de plus en plus demandé, pour l'armature du béton, des barres d'acier devant être utilisées dans des milieux am-15 biants à basse température (par exemple, dans la construction de structures en béton dans des régions froides ou dans les régions polaires, les congélateurs en béton et les cuves pour des gaz liquides tels que le gaz naturel liquéfié et le gaz de pétrole 20 liquéfié).
Jusqu'à présent, on a élaboré un acier à 9% de Ni et un acier austénitique à haute teneur en manganèse comme matières destinées à la fabrica- * tion de barres d'acier d'armature que l'on utilise 25 à de basses températures telles que celles rencontrées dans les applications précitées des bétons armés ; toutefois, ces deux aciers n'ont trouvé que des applications très limitées en raison de leur coût élevé dû à la haute teneur en éléments d'alliage coûteux.
30 Dans des structures spécifiques de béton armé, on utilise des barres d'acier d'armature du I type spécifié dans JIS G 3112 (celles ayant une li- mite élastique de l'ordre de 42-43 Kgf/mm2 et fabri- , quées par laminage à chaud à une température de finis- | 35 sage de 1.000-900°C, suivi d'un chauffage à 1.100-
M
II
2 1.250°C). Toutefois, ces barres d'acier sont conçues pour être utilisées à des températures ambiantes ou des températures plus élevées et leurs propriétés mécaniques, en particulier, leur ténacité, peuvent 5 devenir médiocres lorsqu'elles sont exposées aux basses températures telles que celles mentionnées ci-dessus, en particulier, à des températures ultra-basses inférieures à -100°C.
En conséquence, de nombreuses tentatives 10 ont été récemment dirigées vers l'élaboration de barres d'acier pouvant présenter la haute résistance et la haute ténacité requises, même lorsqu'elles sont exposées aux températures ultra-basses que l'on rencontre dans les réservoirs de gaz de pétrole 15 liquéfié (-60°C ou moins encore) ou les réservoirs d'éthylène liquide ou de gaz naturel liquéfié (-100°C ou moins encore). Toutefois, ces tentatives n'ont pas encore permis d'obtenir des barres d'acier ayant des propriétés mécaniques satisfaisantes à 20 des températures ultra-basses.
Comme on l'a indiqué ci-dessus, on s'attend à ce qu'il y ait un besoin croissant de barres d'acier peu coûteuses ayant une meilleure résistance et une v meilleure ténacité à basses températures.
25 En conséquence, un objet de la présente invention est de fournir des barres d'acier moins coûteuses ayant une haute résistance et une haute ténacité qui sont maintenues à des niveaux satisfaisants au cours d'une utilisation dans des milieux ambiants 30 à température ultra-basse de -120°C ou moins encore ' sans devoir ajouter d'importantes quantités d'élé ments d'alliage coûteux ; l’invention a également ; pour objet un procédé pour la fabrication de ces i I barres d'acier.
iâj 3
Un autre objet de la présente invention est de fournir des barres d'acier, ainsi qu'un procédé pour leur fabrication, ces barres d'acier ayant de meilleures propriétés à basses températures, y 5 compris une température de transition d'apparence de rupture ne dépassant pas -120°C.· D'autres objets et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description et des revendications ci-après.
10 La Demanderesse a entrepris de nombreuses études afin de réaliser les objets ci-dessus et elle a abouti aux découvertes décrites ci-après.
(a) Lorsqu’on soumet un acier à faible teneur en carbone comprenant une quantité réglée 15 de carbone se situant dans l'intervalle allant de 0,02 à 0,10% en poids (tout au long de la présente spécification, tous les pourcentages relatifs à la composition chimique de l'acier sont des pour-cent en poids), ainsi que Mn, Mo et Nb ajoutés en quantités 20 spécifiques, à un laminage à chaud à une température de chauffage inférieure et à une température de finissage inférieure,' puis à un refroidissement forcé à une vitesse supérieure à 3°C/seconde, l'acier laminé v a une structure constituée de phases ferritiques 25 et bainitiques finement dispersées ayant des grains " d'une granularité moyenne ne dépassant pas 5 yjm et contenant, de préférence, 30 à 70% en volume de phases bainitiques finement dispersées dans des phases ferritiques. Les fines phases bainitiques exercent 30 des effets nettement bénéfiques sur l'amélioration de la résistance des aciers, si bien que l'acier laminé à chaud a une résistance nettement améliorée, c'est-à-dire une limite élastique supérieure à 40 Kgf/mm2. En outre, étant donné que les grains .sont 35 très fins, l'acier laminé à chaud a également une 4 i ténacité nettement meilleure à basses températures.
(b) Lorsqu'on soumet un acier à faible teneur en carbone comprenant une quantité réglée de carbone se situant dans l'intervalle allant de 5 0,02 à 0,10% en poids, ainsi que Mn, Mo et Nb ajou tés en quantités, spécifiques, à un laminage à chaud en utilisant un arrangement de calibres ovales de type rond à une température de chauffage inférieure et à une température de finissage inférieure tout 10 en le laissant ensuite refroidir à l'air, l'acier laminé a une structure constituée d'une fine phase ferritique en grains d'une granularité moyenne ne dépassant pas 5 yam, la formation d'une texture étant supprimée, donnant ainsi un acier exempt d'anisotropie 15 dans ses propriétés mécaniques. Un refroidissement forcé en lieu et place du refroidissement à l'air j | améliore encore davantage la résistance.
(c) En soumettant l'acier ainsi obtenu à un revenu à une température spécifique, on améliore 20 efficacement sa limite élastique à un degré suffisant pour donner lieu à un accroissement de résistance de l'ordre de 5-10 Kgf/mm2, tout en améliorant davantage sa ténacité à basses températures.
On pense qu'il en est ainsi du fait que 25 les dislocations mobiles existant dans les phases ,* bainitiques des aciers laminés sont fixées avec des précipités, C ou N dissous au cours du revenu.
(d) Dès lors, des barres d'acier ayant d'excellentes propriétés à basses températures (que 30 l'on n'a pu obtenir dans la technique antérieure) peuvent être fabriquées de manière moins coûteuse en laminant à chaud un acier tout en contrôlant strictement sa composition chimique et les conditions de laminage à chaud, ce traitement étant facul-tative-35 ment suivi d'un revenu à une température spécifique.
i ? j 5 j ί ISur la base des découvertes ci-dessus, on a abouti à la présente invention qui fournit un procédé de fabrication de barres d'acier ayant des propriétés nettement améliorées à basses températures 5 et caractérisées par une température de transition . . d'apparence de rupture ne dépassant pas -120°C.
Sous un de ses aspects, le procédé selon la présente invention consiste à : chauffer un bloom ou une billette d'acier 10 à une température suffisante pour effectuer le lami-
Inage à chaud ultérieur, cette température ne dépassant cependant pas 1.000°C, tandis que l'acier est constitué essentiellement de la composition suivante sur une base pondérale : 15 C : 0,02-0,10%, Si : 0,5% maximum,
Mn : 1,10-2,50%, Mo : 0,15-0,50%, -
Nb : 0,010-0,100%, Al : 0,010-0,100%, et éventuellement un ou plusieurs éléments choisis parmi : 20 Cu : 0,05-0,30%, Ni : 0,05-1,20%,
Cr : 0,05-1,20%, Ti : 0,01-0,05%, et B : 0,0005-0;0030%, le reste étant du fer avec des impuretés accidentel- ! les ; 5 | 25 laminer a chaud la billette ou le bloom chauffé en j ? une barre dans des conditions telles que la température de finissage ne dépasse pas 850°C, la réduction totale à une température se situant dans l'intervalle allant de 880°C à la température de finissage, étant d'au 30 moins 60% ; puis soumettre la barre laminée à chaud à un refroidissement forcé à une vitesse de 3°C/seconde ; ou plus jusqu'à la température ambiante.
Sous un autre aspect, le procédé de la pré-ί sente invention consiste à : i ! 35 chauffer un bloom ou une billette d'acier i 6 j „1 a à une température suffisante pour effectuer le laminage à chaud ultérieur, mais ne dépassant pas 1.000°C, l'acier étant constitué essentiellement de la composition suivante (sur une base pondérale) : 5 C : 0,02-0,10%, Si : 0,5% maximum,
Mn : 1,10-2,50%, Mo : 0,15-0,50%,
Nb : 0,010-0,100%, Al : 0,010-0,100%, et éventuellement un ou plusieurs éléments choisis parmi : 10 Cu : 0,05-0,30%, Ni : 0,05-1,20%,
Cr : 0,05-1,20%, Ti : 0,01-0,05%, et B : 0,0005-0,0030%, le reste étant du fer avec des impuretés accidentelles ; ; 15 laminer à chaud la billette ou le bloom chauffé en une barre dans des conditions telles que la température de finissage soit de 850 à 750°C, la réduction totale survenant au cours du laminage à chaud étant d'au moins 60% et la réduction par passe avec un arrange-20 ment de calibres ovales de type rond étant de 10% | ou plus de manière égale pour chacune des 2n dernières passes, "n" étant un nombre entier ; et soumettre la barre laminée à chaud à un refroidissement à la vitesse du refroidissement à l'air du plus jusqu'à la température ambiante.
25 Dans une forme de réalisation préférée de ? l'invention, la barre d'acier refroidie ainsi obtenue est encore soumise à un revenu à une température se situant dans l'intervalle de 500 à 700°C.
, Dans une autre forme de réalisation préférée, if 30 la teneur d'au moins un des éléments P et S qui sont I présents dans l'acier comme impuretés accidentelles, est réglée de la manière suivante : | P : moins de 0,010%, S : moins de 0,010%.
Les barres d'acier ainsi fabriquées jqui i 35 comportent des phases bainitiques finement dispersées •I i i * x 7 dans les phases ferritiques ou une fine phase ferri-! tique avec une granularité de 5yimou moins, , de pré- [ férence, de 2-4 yum, ont une limite élastique d’au | moins 40 Kgf/mm2, une valeur de -120°C ou moins pour 5 vTrs et une valeur proche de 30 Kgf/mm2 pour vE_12o*
On décrira à présent en détail les raisons ; pour lesquelles la composition chimique de l'acier | et les conditions du laminage à chaud et du traite- ! ment thermique selon la présente invention sont défi- i ·- 10 nies comme indiqué ci-dessus.
A. Composition chimique de l'acier a) Carbone (C) :
Le carbone doit être présent afin de conférer la résistance requise aux barres d'acier. La ’’ 15 présence de moins de 0,02% de C n'est pas suffisante pour obtenir la résistance désirée, tandis que l'addition de C en une quantité supérieure à 0,10% peut donner lieu à la formation de phases perlitiques se dispersant dans la structure de la barre d'acier, 20 ce qui conduit à une détérioration de la ténacité.
Dès lors, la teneur en C se situe entre 0,02 et 0,10%, de préférence, entre 0,04 et 0,08% conformément à la présente invention.
b) Silicium (Si) : 25 Le silicium est un élément désoxydant effi- ~ cace et il est habituellement ajouté en une quantité de 0,15 à 0,35%. Toutefois, l'addition de Si n'est pas toujours nécessaire dans les cas où on ajoute Al en une quantité suffisante pour effectuer la 30 désoxydation. De plus, la présence de plus de 0,5% de Si peut exercer une influence néfaste sur les propriétés de traitement à chaud de l'acier. En j ; conséquence, lorsqu'on ajoute du Si, la limite supé- j rieure de sa teneur est de 0,5%. De préférence^-- 35 la teneur en Si est de 0,20 à 0,30%.
" 8 c) Manganèse (Μη) :
Le manganèse est nécessaire pour la désulfuration des aciers. Il est dissous dans la matrice d'acier sous forme d'une solution solide servant 5 non seulement à accroître la résistance de l'acier, mais également à conférer, à l'acier, l'aptitude requise-au durcissement. Une quantité d'au moins 1,10% de Mn doit être présente dans l'acier afin de conférer, à ce dernier, des propriétés satisfaisantes de ré-10 sistance et de comportement à basses températures via la formation de phases ferritiques et bainitiques j finement dispersées ou d'une fine phase ferritique t dans les conditions de laminage à chaud adoptées selon la présente invention. Toutefois, l'addition 15 de plus de 2,50% de Mn peut provoquer une ségrégation importante altérant la ténacité et la soudabilité de l'acier. En conséquence, la teneur en Mn se situe entre 1,10 et 2,50%, de préférence, entre 1,80 et 2%.
20 d) Molybdène (Mo) :
Le molybdène est très efficace pour améliorer la résistance des aciers sans entraîner une perte de leur ténacité. En outre, conformément au procédé de la présente invention, le Mo est essentiel pour 25 régler l'aptitude au durcissement et/ou le comporte-*>' ment de transformation de l'acier et obtenir la î | structure désirée de phases ferritiques et bainitiques ; finement dispersées ou d'une fine phase ferritique i dans l'acier laminé. Ces effets du Mo ne peuvent i j 30 être obtenus de manière adéquate lorsque sa teneur i , ] est inférieure à 0,15%, cependant que ces effets sont saturés et que l'on ne retire aucun avantage supplémentaire lorsque Mo est présent au-delà de 0,50%. j En conséquence, suivant le procédé de la prése«te j 35 invention, on ajoute Mo en une quantité se situant | 9 .Μ entre 0,15 et 0,50%, de préférence, entre 0,30 et 0,40%.
e) Niobium (Nb) :
Le niobium est essentiel pour obtenir la 5 structure de phases ferritiques et bainitiques finement dispersées ou d'une fine phase ferritique ; on a trouvé que cette structure était critique pour l'objet de la présente invention. Avec moins de 0,010% de Nb, il est difficile d'empêcher les grains 10 austénitiques de grossir au cours du chauffage de la billette ou du bloom d'acier (à une température ne dépassant pas 1.000°C) avant le laminage à chaud, si bien qu'en définitive, il est impossible d'obtenir • de manière constante la structure désirée des phases 15 bainitiques et ferritiques finement dispersées ou d'une fine phase ferritique. Cet effet de Nb sur l'inhibition du grossissement des grains austénitiques atteint une limite lorsque la teneur en Nb est de 0,100%, tandis que l'addition d'un excès de Nb augmente 20 le prix de revient de l'acier. Dès lors, la teneur en Nb se situe entre 0,010 et 0,100%, de préférence, entre 0,03 et 0,07%.
f) Aluminium (Al) :
Non seulement l'aluminium est efficace pour 25 la désoxydation des aciers, mais il exerce également un effet analogue à celui de Nb ainsi qu'on l'a mentionné ci-dessus en empêchant les grains austénitiques de grossir au cours du chauffage avant le laminage à chaud. Ces effets ne peuvent être obtenus lorsque 30 la teneur en Al est inférieure à 0,010%. Toutefois, l'addition de plus de 0,100% d'Al peut provoquer * une détérioration de l'aptitude au traitement à chaud.
En conséquence, l'acier utilisé selon le procédé de la présente invention doit contenir 0,010 à 0^100%, 35 de préférence, 0,020 à 0,060% d'Al. La teneur en 10
Al peut également se situer entre 0,010 et 0,050%.
Dans les cas où la désoxydation est effectuée en utilisant de l'aluminium et non du silicium, la teneur en aluminium se situe entre 0,050 et 5 0,100%.
' . L'acier devant être traité par le procédé de la présente invention peut contenir au moins un j élément choisi parmi Cu, Ni, Cr, Ti et B, ces élé ments étant efficaces pour améliorer la résistance 10 de l'acier obtenu.
Les quantités et les effets de ces éléments facultatifs seront décrits ci-après en détail.
Ig) Cuivre (Cu) :
Le cuivre est efficace pour accroître la 15 résistance d'un acier sans exercer une influence néfaste importante sur sa ténacité. En conséquence, selon la présente invention, on peut facultativement ajouter du Cu lorsqu'on désire que l'acier ait une résistance davantage améliorée. A cet effet, il 20 convient d'ajouter au moins 0,05% de Cu afin d'obte- ; nir des résultats satisfaisants, tandis que l'addi- i tion de plus de 0)30% de Cu peut provoquer une alté- ration de l'aptitude au traitement à chaud de l'acier. En conséquence, lorsqu'on ajoute du Cu, sa teneur 25 se situe entre 0,05 et 0,30%, de préférence, entre ' 0,15 et 0,25%.
h) Nickel (Ni) :
Etant donné que le nickel est efficace pour : améliorer la ténacité à basse température d'un acier, ! 30 en particulier, lorsqu'on l'ajoute en une quantité j J d'au moins 0,05%, la composition de l'acier que l'on j utilise conformément à la présente invention^eut facultativement contenir 0,05% ou plus de Ni, de j préférence, 0,50% ou plus de Ni. Toutefois, la teneur s *" J 35 en Ni ne doit pas dépasser 1,20% car,dans ce cas, le i / ; / ! 11 prix de l'acier augmente et l'on observe un accroissement de la tendance à la formation d'écailles et d'autres défauts dans l'acier suite à la présence d'hydrogène au cours de la fabrication de l'acier.
5 i) Chrome (Cr) :
Lorsqu'on désire accroître davantage la résistance de l'acier, on peut facultativement ajouter du chrome en raison de son efficacité pour accroître la résistance des aciers. Lorsqu'il est ajouté, j 10 Cr doit être présent dans l'acier en une quantité se situant entre 0,05 et 1,20%, étant donné que l'addition de moins de 0,05% de Cr n'est pas suffisante pour exercer l'effet désiré, tandis que l'addition de plus de 1,20% de Cr peut provoquer une alté-; 15 ration de l'aptitude au traitement à froid de l'acier.
| Une teneur préférée en Cr se situe entre 0,30 et 0,80%.
j) Titane (Ti) :
Tout comme Nb et Al, le titane sert à affi-j 20 ner les grains austénitiques et il est efficace pour former une structure de phases bainitiques et ferri-tiques finement dispersées ou d'une fine phase ferri-tique. En conséquence, Ti peut être facultativement Λ ajouté à la composition de l'acier. Toutefois, 25 l'effet de Ti ne peut être obtenu avec moins de 0,01% de Ti, tandis que l'addition de plus de 0,05% de Ti peut provoquer un grossissement des particules de carbonitrure de titane dans l'acier, tout en ] augmentant le nombre de ces particules, ce qui j | 30 altère l'aptitude au traitement à chaud. En consé- j quence, lorsqu'on ajoute du Ti, sa teneur se situe ; entre 0,01 et 0,05%, de préférence, entre 0,015 et 0,030%.
i 1 -i i 12 k) Bore (B) : L'addition de bore en faibles quantités sert à améliorer l'aptitude au durcissement des aciers, de sorte que B peut être ajouté lorsqu'on désire 5 augmenter davantage la résistance de l'acier. L'effet désiré de B ne peut être atteint avec moins de 0,0005% de B, tandis que l'addition de plus de 0,0030% de B peut entraîner une altération de l'aptitude au traitement à chaud des aciers. En conséquence, lorsqu'il 10 est ajouté, B doit être présent en une quantité se situant entre 0,0005 et0,0030%, de préférence, de 0,0005 à 0,0020%.
Il est bien connu que, dans un acier de traitement, la ténacité des phases martensitiques 15 de revenu peut être améliorée en abaissant la teneur en P et en S. Toutefois, suivant la présente invention, on a trouvé que, même dans des phases bainitiques et ferritiques finement dispersées (phases martensitiques non soumises à un revenu), en abaissant 20 au moins une des teneurs en P et en S à moins de 0,010%, on obtient un accroissement significatif de la ténacité à basse température.
En conséquence, selon la présente invention,' ^ la teneur en P et en S en tant qu'impuretés acciden- 25 telles est contrôlée,de préférence,de telle sorte qu'au moins " une des teneurs en P et en S réponde aux conditions suivantes : P : moins de 0,010% et S : moins de 0,010%.
Bien entendu, aussi longtemps que l'une 30 ou 1 ' autre des teneurs en P ou en S est inférieure à 0,010%, la barre d'acier laminée à chaud ainsi obtenue présente l'amélioration complémentaire désirée de la ténacité à basse température, même si l'autre élément est présent à un niveau que l'on trouve dans 35 des aciers fabriqués d'une manière traditionnelle.
- 13 B. Conditions pour le laminage à chaud et le traitement thermique : a) Température de chauffage avant le laminage à chaud : 5 On a trouvé qu'en chauffant la billette ou le bloom à une température dépassant 1.000°C avant le laminage à chaud, un grossissement des grains austénitiques pouvait se produire dans l'acier au cours du chauffage,même si l'acier a une composition 10 du type défini selon la présente invention et ainsi, il n'est pas possible de réaliser la structure laminée constituée de phases bainitiques et ferritiques finement dispersées ou d'une fine phase ferritique et d'obtenir ainsi 1'amélioration désirée dans la ténacité 15 à basse température. En conséquence, la température à laquelle la billette ou le bloom est chauffé avant le laminage à chaud, c'est-à-dire la température de chauffage initiale,ne doit pas être supérieure à 1.000°C. On peut choisir des températures infé-20 rieures sans qu'il en résulte une perte des propriétés à basse température des barres d'acier laminées à chaud. Toutefois, si la température de chauffage initiale est trop basse, la contrainte appliquée aux cylindres lors de l'étape de laminage à chaud 25 augmente à un point tel que l'efficacité du laminage à chaud se détériore de manière significative. Dès lors, en règle générale, il est préférable de chauffer le bloom ou la billette à une température se situant entre environ 900 et 1.000°C, plus avantageusement, 30 entre 900 et 950°C.
b) Programme des passes :
Suivant une des formes de réalisation préfé-F rée de la présente invention, un programme des passes pour le laminage à chaud est un facteur important.
35 un contrôle précis du programme des passes peut assurer .] *> ♦ 14 une ténacité à basse température nettement améliorée, c'est-à-dire des propriétés de résistance aux ruptures par fragilité à une température ultra-basse de -120°C, , ce qui ne peut être atteint par le laminage à chaud 5 classique de tôles. Dès lors, selon cette forme de réalisation de la présente invention, le programme des passes est le suivant : (i) La réduction totale d'épaisseur au cours du laminage à chaud est limitée à 60% minimum.
10 (ii) La réduction d'épaisseur par passe a une valeur constante de 10% ou plus pour chacune des 2n dernières passes, "n" étant un nombre entier.
Le laminage à chaud pour les 2n dernières passes est effectué en utilisant un arrangement de 15 calibres ovales de type rond.
Il est nécessaire d'obtenir une fine structure ferritique en grains d'une granularité moyenne , de 5 jim ou moins afin d'obtenir une meilleure ténacité à basses températures. A cet effet, il convient 20 de définir la réduction totale d'épaisseur au cours du laminage à chaud à 60% ou plus, tandis que la i réduction pour chacune des 2n dernières passes ("n" = nombre entier) a la même valeur de 10% ou plus.
^ En outre, afin d'empêcher l'altération de 25 la ténacité à basse température suite à la formation > d'une texture, il est conseillé d'effectuer le laminage à chaud en utilisant un arrangement de calibres ovales de type rond pour chacune des 2n dernières passes, "n" étant un nombre entier. Il est également stipulé 30 que la réduction a la même valeur pour chacune de ces 2n passes.
Les raisons pour lesquelles le laminage à chaud pour chacune des 2n dernières passes ("n" est un nombre entier) est effectué en utilisant~des 35 calibres ovales et ronds, résident tout d'abord dans le fait que 15 le laminage à chaud effectué avec un nombre pair de passes peut empêcher efficacement la formation ; ’ d'une texture qui se forme parfois par suite d'une épaisseur inégale dans le sens de laminage, empê-5 chant ainsi une altération de la ténacité. En second lieu, même si les deux 2n dernières passes sont ef- -fectuées en utilisant un calibre ovale et rond, il se formera de plus en plus une texture provoquant une nette diminution de la ténacité si la réduction 10 d'épaisseur pour chaque passe n'est pas égale. Cette caractéristique est due au fait que le laminage à chaud est effectué pratiquement dans une direction tout comme le laminage de tôles. Comme on l'a indiqué ci-dessus, cette texture dont la formation altère 15 la ténacité, est celle dans laquelle une direction <011> des cristaux est conforme au sens de laminage, j i tandis qu'un plan £l00^ des cristaux est conforme I au plan vertical dans le sens de la réduction finale.
| Suivant les découvertes de la Demanderesse, S 20 la formation d'une telle texture altère la ténacité de l'acier et la Demanderesse a également trouvé un programme de' passes permettant d'empêcher la formation de la texture.
I * Dans la présente spécification, l'expression i i 25 "arrangement de calibres ovales de type rond" désigne j V une séquence de calibres dans laquelle un calibre i | ovale et un calibre rond sont disposés alternativement.
i
Un calibre ovale de type rond est bien connu dans la technique.
J 30 c) Température de laminage à chaud et degré de dé formation :
Afin de conférer, à l'acier, un niveau prédéterminé de résistance et de ténacité, il est nécessaire de soumettre l'acier à une déformation ej; à 35 une recristallisation répétées suite à la réduction 2 16 subie lors du laminage à chaud, en particulier, à une température se situant en dessous de 880°C,de façon à affiner les grains austénitiques.
On a trouvé que l'affinage désiré des grains 5 austénitiques ne pouvait être réalisé lorsque la réduction totale d'épaisseur à moins de 880°C est inférieure à 60% dans les conditions habituelles. Dès lors, s* selon le procédé de la présente invention, il est souhaitable d'effectuer le laminage à chaud dans 10 des conditions telles que la réduction totale dans l'intervalle de températures se situant entre 880°C et la température de finissage, soit d'au moins 60%, de préférence, de 90% ou plus.
Lorsque le laminage à chaud est effectué 15 en suivant le programme de passes mentionné ci-dessus, la réduction totale peut être celle mesurée au cours du laminage à chaud.
La limite supérieure du degré de déformation n'est pas critique et elle peut être choisie de manière 20 appropriée suivant différents facteurs, notamment la capacité du cylindre chaud, les dimensions de la billette ou du bloom, ainsi que la dimension du produit final, encore que, plus la limite supérieure * est élevée, meilleurs sont les résultats.
25 d) Température de finissage : ? On a trouvé qu'en effectuant le laminage de finissage à une température supérieure à 850°C, la fine structure désirée des'grains ne pouvait être obtenue et que l'acier ne possédait pas la bonne 30 ténacité désirée. En conséquence, selon le procédé de la présente invention, le laminage à chaud doit être effectué à une température de finissage de 850°C ou moins.
Toutefois, lorsque la température de finissage 35 est trop basse, un acier ayant une composition chimique 17 du type défini dans la présente spécification sera laminé à chaud dans des conditions telles que les phases austénitiques ne subissent pas de recristallisation, établissant ainsi une anisotropie dans 5 les propriétés mécaniques par suite de la croissance de la texture. Pour cette raison, la température de finissage se situe, de préférence, entre 850 et 750°C, plus avantageusement, entre 825 et 775°C.
En outre, la température de finissage est alors 10 inférieure à 750°C et l'acier est alors constitué d'une structure à phases austénitique et ferritique doubles dans laquelle la phase ferritique entraîne une détérioration de la ténacité lors du laminage, e) Conditions de refroidissement : 15 Suivant une des formes de réalisation pré férées de la présente invention, l'acier est refroidi à une vitesse de 3°C/seconde ou plus après le laminage à chaud. Un refroidissement forcé à une vitesse de 3°C/seconde ou plus donne lieu à la formation 20 de grains finement divisés d'un diamètre de 5 ^tm ou moins. Une proportion volumétrique de bainite se situe dans l'intervalle allant de 30 à 70%, donnant ainsi lieu à une amélioration de la résistance et de la ténacité.
25 Ce refroidissement forcé peut être effectué " avec une circulation forcée d'air, un brouillard ou de l'eau, ce refroidissement étant effectué immédiatement après le laminage à chaud. La température à laquelle le refroidissement forcé est arrêté, n'est 30 pas définie dans la présente invention. Toutefois, il est souhaitable d'effectuer le refroidissement forcé à une température se situant dans l'intervalle allant de 350°C à la température ambiante.
Lorsque la vitesse de refroidissement eÆt 35 inférieure à 3°C/seconde, la structure obtenue comporte 18 alors de gros grains d'un diamètre moyen de 5 ^am ou plus, ce qui donne lieu à une altération de la ténacité à basse température.
Lorsque le programme de passes du laminage 5 à chaud est contrôlé de la manière indiquée ci-dessus, on peut adopter le refroidissement à l'air, f) Température de revenu :
Comme on l'a mentionné précédemment, une barre d'acier ayant une composition du type défini dans 10 la présente spécification et obtenue par laminage à chaud dans les conditions du procédé de la présente invention a une structure constituée de phases ferri-tiques et bainitiques finement dispersées ou d'une fine phase ferritique, même après laminage. Toutefois, 15 au besoin, la barre d'acier laminée peut être soumise à un traitement de revenu à une température se situant dans l'intervalle allant-de 500 à 700°C afin d'élever la limite élastique et également d'améliorer davantage la ténacité de la barre d'acier.
20 Lorsque la barre d'acier laminée à chaud est soumise à un revenu, la température de ce dernier doit se situer dans l'intervalle allant de 500 à 700°C ainsi qu'on l'a mentionné ci-dessus. A une i " température de revenu inférieure à 500°C, les résul- 25 tats favorables ne peuvent être obtenus pleinement tandis que, à une température de revenu dépassant 700°C, il peut se produire une recristallisation des phases bainitiques et ferritiques ou d'une fine phase ferritique, détruisant ainsi la ou les 30 phases finement dispersées avec, pour conséquence, une altération de la ténacité. De préférence, la température de revenu se situe dans l'intervalle allant de 575 à 625°C.
/ / ! * - . ί * 19 i I u i i ; Exemples L'invention sera illustrée davantage par les exemples non limitatifs ci-après. Il est entendu que ces exemples sont donnés uniquement à titre 5 d'illustration, tandis que des modifications peuvent y être apportées sans se départir du cadre de l'invention.
Exemple 1 i On a préparé différents aciers en fusion | 10 ayant les compositions chimiques indiquées dans le j tableau 1 par un procédé de fusion classique et on | les a coulés en blooms ayant chacun une section I transversale carrée mesurant 160 mm de chaque côté.
On a ensuite chauffé chaque bloom à 950°C, puis on j 15 l'a soumis à un laminage à chaud pour former une barre ronde de 25 mm de diamètre dans des conditions telles que la réduction totale à une température inférieure à 880°C soit de 90% avec un laminage de finissage à une température de 800°C.
20 Après le laminage de finissage, la barre ronde obtenue a été soumise à un refroidissement ! forcé à une vitesse de 10°C/seconde jusqu'à la tem- ä ] pérature ambiante.
!~ Les barres rondes laminées ainsi obtenues ! 25 ont été soumises à un examen microscopique, à des i ? ’ essais de traction et à des essais de résistance | aux chocs.
Lors de l'examen microscopique, on a observé, il au microscope, la microstructure de chaque éprouvette ij 30 laminée afin de distinguer les phases ferritiques, jj bainitiques et perlitiques et également afin de ;; déterminer les granularités.
i
On a effectue les essais de traction avec j; des éprouvettes JIS n° 4 ayant chacune une partie jj 35 calibrée de 14 mm de diamètre et obtenues par usinage 20 des barres laminées. On a soumis les éprouvettes à des essais afin de déterminer la limite élastique à un allongement total de 0,5%, la résistance à la traction, l’allongement (calculé avec une longueur 5 calibrée de 50 mm) et la réduction de surface.
.Les essais de résistance aux chocs ont été effectués avec des éprouvettes Charpy JIS n° 4 comportant chacune une entaille en V de 2 mm, si bien que la ténacité à basse température de chaque barre 10 d'acier a été évaluée en déterminant l'énergie absorbée à -120°C (vE_12q) température de transition d'apparence de fracture (température à laquelle a lieu la transition entre les fractures ductiles et les fractures de fragilité) (vTrs).
15 Les résultats sont résumés dans le tableau 2 ci-après.
Comme on le constate d'après les résultats indiqués dans le tableau 2, les aciers A à P dont les compositions se situent dans l'intervalle de 20 la présente invention et qui ont été traités conformément au procédé de la présente invention, avaient une microstructiire combinée de fine ferrite + bainite dont le diamètre moyen des grains était de 5 yam ou moins avec une limite élastique de 40 kgf/mm2 et 25 une valeur VE_12Q d'environ 30 kgf-m. Dès lors, la résistance et la ténacité ont été avantageusement améliorées par la présente invention. En outre, la valeur de vTrs était inférieure à -120°C pour chaque acier et il ne s'est pas produit une fracture 30 de fragilité même à une température de -120°C.
En revanche, les aciers Q à W dont les compositions se situent en dehors de l'intervalle de la présente invention, mais qui ont subi le traitement suivant le procédé de l'invention, présentaient-une 35 faible valeur pour vE_^2q et une valeur vTrs supérieure
^ ‘ N
21 à -120°C: Il s'est produit une fracture par fragilité à une température de -120°C. Ces aciers présentaient des propriétés insatisfaisantes concernant la ténacité. En outre, certains de ces aciers présentaient une 5 limite élastique inférieure à 40 kgf/mm2 et leurs propriétés de résistance n'étaient pas satisfaisantes. Exemple 2
V V
En suivant le procédé décrit à l'exemple 1, on a préparé des blooms d'acier A de l'exemple 10 1 ayant une section transversale carrée mesurant 160 mm de chaque côté et on les a utilisés pour former des barres rondes de 25 mm de diamètre dans différentes conditions de laminage à chaud.
Après le laminage de finissage, on a soumis 15 les barres rondes obtenues à un refroidissement forcé avec de l'air à une vitesse de refroidissement de 10°C/seconde jusqu'à la température ambiante.
! On a soumis les barres d'acier laminées j ainsi obtenues à des essais de détermination de la | 20 microstructure, des propriétés de traction et de la ténacité à basse température de la même manière que celle décritè à l'exemple 1. Les résultats de ces essais sont résumés dans le tableau 3.
Comme on peut le constater d'après le ta-25 bleau 3, lorsqu'on a effectué le laminage à chaud i ' dans des conditions se situant en dehors de l'inter- i | valle défini dans la présente spécification, même t ' l'utilisation d'un acier ayant une composition con forme à la présente invention et refroidi après j 30 laminage à chaud conformément à la présente invention, i ‘ a donné une barre d'acier d'une ténacité et/ou d'une résistance insuffisantes et l'on n'a pas obtenu les valeurs envisagées de 40 Kgf/mm2 ou plus pour la limite élastique et de -120°C ou moins pour la valeur 35 vTrs.
22
Exemple 3
Après laminage à chaud dans les conditions ci-après, on a refroidi des blooms de l'acier A comme indiqué dans le tableau 1, ayant une section trans-5 versale carrée de 160 mm de côté afin de déterminer l'influence de la vitesse de refroidissement : Température initiale de chauffage du bloom : 950°C Réduction totale en dessous de 880°C : 90%
Température de finissage : 800°C
10 De la sorte, on a obtenu des barres rondes d'un diamètre de 25 mm que l'on a ensuite soumises à un refroidissement forcé à une vitesse se situant entre celle du refroidissement à l'air (0,8°C/seconde) et celle du refroidissement à l'eau (100°C/seconde).
15 De la même manière que celle décrite à l'exemple 1, on a soumis les barres rondes obtenues à des essais de détermination de la microstructure, de la résistance et de la ténacité.
Comme on peut le constater d'après les ré-20 sultats de ces essais (indiqués dans le tableau 4), la vitesse de refroidissement exerce une forte influence sur la ténacité à basse température. L'énergie de choc absorbée à une température de -120°C est d'environ 30 kgf-m à une vitesse de refroidisse-25 ment de 3°C/seconde ou plus. Toutefois, lorsque la vitesse de refroidissement est inférieure à 3°C/ seconde, la structure obtenue comprend des grains cristallins ayant un diamètre moyen de plus de 5 jym et l'énergie de choc absorbée à -120°C diminue 30 considérablement pour donner lieu à une fracture par fragilité à une température de -120°C.
Exemple 4
En suivant le procédé décrit à l'exemple 1, on a préparé des blooms de l'acier A et de liacier 35 L de l'exemple 1 ayant chacun une section transversale * 23 carrée mesurant 160 mm de côté et on les a utilisés pour former des barres rondes d'un diamètre de 25 mm. Après le laminage de finissage, on a soumis les barres rondes obtenues à un refroidissement forcé 5 à une vitesse de 10°C/seconde jusqu'à la température ambiante.
Comme indiqué dans le tableau 5, les barres rondes d'acier ainsi obtenues ont été ensuite soumises à un revenu à 480-720°C pendant une heure, après 10 quoi elles ont été soumises à un refroidissement à l'air. On a soumis les barres d'acier ainsi obtenues à des essais en vue de déterminer la microstructure, les propriétés de traction et la ténacité à basse température de la même manière que celle décrite 15 à l'exemple 1.
Comme on peut le constater d'après les ré sultats de ces essais (indiqués dans le tableau 5), lorsqu'on effectue le revenu à 480°C, les barres d'acier obtenues ont une limite élastique et une 20 valeur vTrs se situant pratiquement au même niveau que celui de la barre laminée, de sorte qu'il n'y a aucun effet dé revenu.
En revanche, lorsqu'on effectue le revenu à 500-700°C, non seulement la limite élastique est 25 nettement améliorée, mais la valeur vTrs est également fortement réduite. Dès lors, il est évident que le procédé de la présente invention permet d'améliorer nettement la résistance et la ténacité de la barre d'acier ronde en question. D'autre part, lorsqu'on 30 a effectué le revenu à une température supérieure à 700°C, la microstructure a grossi et, non seulement la résistance a diminué, mais la ténacité a également été altérée.
24
Exemple 5
On a préparé différents aciers en fusion ayant les compositions chimiques indiquées dans le tableau 6 (aciers 1-38) par un procédé de fusion 5 classique et on les a coulés en blootns ayant chacun une section transversale carrée mesurant 160 mm sur chaque côté. On a ensuite chauffé chaque bloom à s» 950°C, puis on l'a soumis à un laminage à chaud pour obtenir une barre ronde de 25 mm de diamètre dans 10 des conditions telles que la réduction totale soit de 98%, le laminage de finissage étant effectué à une température de 800°C. Le laminage à chaud comportait 16 passes et, pour les passes succédant à la 6e passe à partir de la passe de finissage, on a 15 utilisé un arrangement de calibres ovales de type rond avec une réduction égale d'épaisseur de 10% pour chaque passe. Après le laminage de finissage, on a laissé refroidir la barre ronde obtenue à l'air jusqu'à la température ambiante. On a soumis les 20 barres rondes laminées ainsi obtenues à un examen microscopique, à des essais de traction et à des essais de résistance aux chocs.
Lors de l'examen microscopique, on a observé, ' au microscope, la microstructure de chaque éprouvette 25 laminée afin de déterminer la granularité d'une phase ferri tique.
On a effectué les essais de traction et les essais de résistance aux chocs de la même manière que celle décrite à l'exemple 1.
30 Lors de la détermination de la structure cristalline d'une texture, on a préparé des éprouvettes en pellicules minces à partir d'une partie se situant dans une direction parallèle à la section qui a été j coupée perpendiculairement par rapport au sens de | 35 laminage et on a préparé une figure de pôles complète / · 25 en utilisant non seulement la méthode de.réflexion de Shultz, mais également la méthode de perméabilité de Decker avec des rayons CoK0( pour les mêmes éprouvettes.
5 Comme on le constate d'après les résultats du tableau 7, dans toutes les barres d'acier ayant une composition chimique du type défini selon la présente invention (aciers n° 1-27) et obtenues dans les conditions suivant le procédé de la présente 10 invention, on a observé une résistance et une ténacité nettement améliorées. Dans chacune de ces barres d'acier, la microstructure présentait une phase ferri-tique à grains fins d'une granularité de 5 yum ou moins, la limite élastique était d'au moins 40 kgf/mm2 • 15 et la valeur vE_^2q était proche de 30 kgf-m. En outre, chacune de ces barres d'acier présentait une valeur vTrs inférieure à -120°C, ce qui indique manifestement que ces barres n'ont subi aucune fracture par fragilité meme à une température de -120°C.
20 II est à noter qu'il ne s'est pas formé une structure texturée qui aurait altéré la ténacité.
En revanche, des barres d'acier qui ont été fabriquées dans les conditions de laminage à chaud définies dans la présente spécification, mais 25 ayant une composition chimique se situant en dehors de l'intervalle défini (aciers n° 28-38), présentaient des valeurs vE inférieures, tandis que leurs valeurs vTrs étaient toutes supérieures à -120°C, ce qui indique qu'elles avaient une ténacité médiocre et 30 subissaient une fracture par fragilité à -120°C.
De même, on peut constater que ces barres d'acier comparatives n'ont pas toujours une résistance satisfaisante, étant donné que certaines d'entre elles ont une limite élastique inférieure à 40 Kgf/mm2.
35 ; 26 Exemple 6
Dans cet exemple, on fait varier la température de chauffage, la réduction totale d'épaisseur et la température de finissage afin d'en déterminer 5 les effets sur les propriétés mécaniques, y compris la ténacité.
Après usinage des blooms de l'acier n° 1 du tableau 6 en vue de former des éprouvettes ayant les dimensions indiquées en section transversale, 10 on a soumis les éprouvettes ainsi obtenues à un laminage à chaud avec une réduction totale de 57-98%. On a également fait varier la température de chauffage et la température de finissage. On a soumis les éprouvettes à un finissage en barres d'acier 15 de 25 mm de diamètre. On a effectué le laminage à chaud dans les conditions suivantes : pour les passes succédant à la 6e passe à partir de la passe de finissage, on a utilisé un calibre ovale de type rond avec, pour chaque passe, une réduction égale 20 de 10%. Après le laminage à chaud, on a soumis les barres d'acier obtenues à un refroidissement à l'air jusqu'à la température ambiante.
On a examiné la microstructure, la résistance, la ténacité et la texture des barres d'acier obtenues 25 de la même manière que celle décrite à l'exemple 1.
Les résultats sont résumés dans le tableau 8.
Comme on peut le constater d'après le tableau 8, lorsqu'on a effectué le laminage à chaud dans 30 des conditions se situant en dehors de l'intervalle défini dans la présente spécification concernant l'un ou l'autre facteur tel que la température de chauffage, la réduction totale et la température de finissage, même l'utilisation d'un acier ayant une 35 composition selon la présente invention a donné une 27 barre d'acier ayant une ténacité insuffisante, tandis que les valeurs recherchées de -120°C ou moins encore pour vTrs n'ont pas été atteintes.
Exemple 7 5 Cet exemple est donné afin d'illustrer l'effet du programme de passes selon la présente invention.
On a répété l'exemple 1, sauf pour le programme de passes. Dans cet exemple, on a fait varier 10 le nombre de passes dans lesquelles on a utilisé un arrangement de calibres ovales de type rond, ainsi que la réduction d'épaisseur afin d'évaluer la nature critique du programme de passes défini selon la pré- -sente invention, comme indiqué dans le tableau 9.
15 On a soumis les barres d'acier laminées obtenues à des essais en vue de déterminer la micro-structure, les propriétés de traction, la ténacité à basse température et la texture de la même manière que celle décrite à l'exemple 1; les résultats sont 20 résumés dans le tableau 10.
Comme on peut le constater dans le tableau 10, lorsqu'on a effectué le laminage à chaud dans des conditions se situant en dehors de l'intervalle défini dans la présente spécification concernant 25 le programme de passes, même l'utilisation d'un acier.
- ayant une composition selon la présente invention a donné une barre d'acier ayant une ténacité nettement insuffisante.
La ténacité à basse température est notamment 30 altérée à moins que l'on utilise un calibre ovale rond pour chacune des 2n dernières cages avec une ; réduction égale d'épaisseur de 10% ou plus pour chacune de ces cages. Lorsqu'on a utilisé un arrangement de calibres ovales de type rond pour un nombre impair 35 de cages ou lorsque la réduction d'épaisseur n'était 28 pas égale pour toutes ces cages, la formation d'une structure texturée et l’altération de la ténacité étaient nettement marquées.
Exemple 8 5 Cet exemple est donné afin d’évaluer l’effet de la vitesse de refroidissement après le laminage à chaud.
Des blooms de l’acier n° 1 (tableau 6) ayant chacun une section transversale carrée de 160 mm 10 de côté ont été soumis à un laminage à chaud en 16 passes dans les conditions suivantes :
Température initiale de chauffage : 950°C
Réduction totale au cours du laminage à chaud : 90%
15 Température de finissage : 800°C
On a ainsi obtenu des barres rondes d’un diamètre de 25 mm qui, immédiatement après leur passage à travers la cage finisseuse, ont été soumises à un refroidissement de diverses manières. Le programme 20 de passes était conçu de telle sorte qu’au cours des six dernières passes, on utilise un arrangement de calibres ovales de type rond avec une réduction d'épaisseur de 10% pour chacune de ces six passes.
1 On a effectué le refroidissement en utili- 25 sant l'un ou l'autre des trois types de refroidissement ci-après :
Refroidissement à l'air (la vitesse de refroidissement est d'environ 0,8°C/seconde).
Refroidissement par brouillard (la vitesse de refroi-30 dissement est d'environ 3°C/seconde).
Refroidissement à l'eau (la vitesse de refroidissement est d'environ 10-100°C/seconde).
On a appliqué le refroidissement à l'eau tout en réglant le débit, ainsi que la pression afin 35 de faire passer la vitesse de refroidissement de 29 10°C/seconde à 100°C/seconde.
Les barres d'acier rondes obtenues ont été soumises à des essais de détermination de la microstructure, de la résistance, de la ténacité et de 5 la texture. Les résultats sont indiqués dans le tableau 11.
Comme on le constate d'après le tableau 11, suivant la présente invention, on peut obtenir une ténacité satisfaisante à basse température même 10 si le refroidissement après le laminage à chaud est un refroidissement à l'air. On n'observe aucune détérioration de la ténacité à basse température même à une vitesse de refroidissement plus élevée.
Dès lors, il est à noter qu'il est avantageux de 15 passer du refroidissement à l'air au refroidissement ( ! par brouillard ou au refroidissement à l'eau lors- 1 qu'on désire accroître la résistance tout en mainte- i nant la ténacité à basse température.
Exemple 9 20 Cet exemple est donné afin d'évaluer l'effet de la température de revenu selon la présente inven- j tion.
On a répété l'exemple 5 pour les aciers 1' n° 1, 12 et 24 du tableau 6. Des blooms de ces aciers ; 25 ayant chacun une section transversale carrée de 160 - mm de côté ont été soumis à un laminage à chaud comme indiqué à l*exemple 1 afin d'obtenir des barres ! rondes de 25 mm de diamètre que l'on a ensuite soumises à un refroidissement à l'air.
i I 30 On a soumis les barres obtenues à un revenu comportant un chauffage à 480-720°C pendant une heure et un refroidissement à l'air jusqu'à la température ! ambiante. Les conditions de revenu sont indiquées I dans le tableau 12.
i 30
On a soumis les barres rondes obtenues à des essais de détermination de la microstructure, de la résistance et de la ténacité de la meme manière que celle décrite à l'exemple 1. Les résultats sont 5 indiqués dans le tableau 12.
Comme on peut le constater d'après le tableau 12, à une température de revenu de 480°C, les barres d'acier soumises au revenu ne présentaient pas d'importants changements dans la limite élastique. 10 et la valeur vTrs comparativement aux barres d'acier laminées, si bien que le revenu n'a pas exercé son effet.
En revanche, à des températures de revenu se situant entre 500 et 700°C, les barres d'acier 15 soumises au revenu présentaient une limite élastique sensiblement accrue, ainsi que des valeurs vTrs nettement inférieures. Dès lors, le traitement thermique selon le procédé de la présente invention est nettement efficace pour améliorer sensiblement à 20 la fois la résistance et la ténacité des barres d'acier laminées.
Toutefois, lorsqu'on a effectué le revenu à une température dépassant 700°C, la microstructure de l'acier a grossi au cours du revenu, si bien que 25 les barres d'acier soumises au revenu avaient une plus faible résistance et une ténacité altérée.
Comme on 1'a indiqué ci-dessus, suivant le procédé de la présente invention, on peut obtenir, à un faible prix de revient, des barres d'acier ayant 30 une haute résistance et une haute ténacité qui sont maintenues à des niveaux satisfaisants même à des températures ultra-basses de -120°C ou moins encore en réglant uniquement la composition chimique de l'acier et les conditions du laminage à chaud sans 35 devoir ajouter des éléments d'alliage coûteux en a 31 grandes proportions ou sans effectuer, des opérations compliquées. Dès lors, le procédé suivant la présente invention est d'une grande valeur commerciale.
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Claims (19)

  1. 47
  2. 1. Procédé de fabrication de barres d'acier ayant une meilleure ténacité à basses températures, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui con- 5 sistent à : chauffer un bloom ou une billette d'acier à une température suffisante pour effectuer le lami-^ nage à chaud ultérieur, mais ne dépassant pas 1.000°C, V cet acier étant constitué essentiellement de la compo- 10 sition suivante (sur une base pondérale) : C : 0,02-0,10%, Si : 0,5% maximum, Mn : 1,10-2,50%, Mo : 0,15-0,50%, Nb : 0,010-0,100%, Al : 0,010-0,100%, Cu : 0-0,30%, Ni : 0-1,20%, j 15 Cr : 0-1,20%, Ti : 0-0,05%, et ; B : 0-0,0030%, le reste étant du fer et des impuretés accidentelles ; laminer à chaud la billette ou le bloom 20 chauffé en une barre dans des conditions telles que la température de finissage ne dépasse pas 850°C, la réduction totale obtenue dans l'intervalle de températures se situant entre 880°C et la température ^ de finissage étant d'au moins 60% ; et c 25 soumettre la barre laminée à chaud à un - refroidissement forcé à une vitesse de refroidisse ment de 3°C/seconde ou plus jusqu'à la température ambiante.
  3. 2. Procédé selon la revendication 1, carac-30 térisé en ce que les teneurs en Cu, Ni, Cr, Ti et/ou B de l'acier (lorsqu'ils sont ajoutés intentionnellement) se situent dans les intervalles suivants : ! ' Cu : 0,05-0,30%, Ni : 0,05-1,20%, ICr : 0,05-1,20%, Ti : 0,01-0,05%, et-
  4. 35 B : 0,0005-0,0030%. ri i: 48
  5. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la teneur d'au moins un des éléments P et S qui sont présents dans l'acier comme impuretés accidentelles, est limitée à :
  6. 5 P : moins de 0,010%, S : moins de 0,010%. A.. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend ** encore l'étape consistant à soumettre la barre d'acier * ayant subi le refroidissement forcé à un revenu à /V- 10 une température se situant dans l'intervalle allant de 500 à 700°C.
  7. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la barre d'acier ayant subi le refroidissement forcé est soumise à un revenu à une tempéra- 15 ture se situant dans l'intervalle allant de 575 à 625°C. t
  8. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à : 20 chauffer un bloom ou une billette d'acier à une température de 900 à 950°C, cet acier étant constitué essentiellement de la composition suivante (sur une base pondérale) : ^ C : 0,04-0,08%, Si : 0,20-0,30%, = 25 Mn : 1,80-2,00%, Mo : 0,30-0,40%, i Nb : 0,030-0,07%, Al : 0,020-0,060%, Cu : 0-0,25%, Ni : 0-1,20%, Cr : 0-0,80%, Ti : 0-0,030%, et B : 0-0,0020%, 30 le reste étant du fer et des impuretés accidentelles; laminer à chaud la billette ou le bloom chauffé en une barre dans des conditions telles que la température de finissage se situe entre 775 et 825°C, la réduction totale obtenue dans l'intervalle 35 de températures compris entre 880°C et la température / / " 49 de finissage étant d'au moins 90% ; et soumettre la barre laminée à chaud à un refroidissement forcé à une vitesse de refroidissement de 3°C/seconde ou plus jusqu'à la température 5 ambiante. :7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le silicium n'est pas incorporé dans l'acier, tandis que la teneur * en aluminium est de 0,05-0,100%.
  9. 8. Barre d'acier fabriquée suivant le pro cédé de l'une ou l'autre des revendications 1 à 7, cet acier ayant une limite élastique d'au moins 40 Kgf/mm2, tandis qu'il présente une valeur de -120°C ou moins encore pour vTrs et une valeur proche de 15 30 kgf-m pour vE_12o*
  10. 9. Procédé de fabrication de barres d'acier ayant une meilleure ténacité à basses températures, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à : 20 chauffer un bloom ou une billette d'acier à une température suffisante pour effectuer le laminage à chaud ultérieur, mais ne dépassant pas 1.000°C, cet acier étant constitué essentiellement de la com-Ä position suivante (sur une base pondérale) : » 25 C : 0,02-0,10%, Si : 0,5% maximum, Ç Mn : 1,10-2,50%, Mo : 0,15-0,50%, Nb : 0,010-0,100%, Al : 0,010-0,100%, Cu : 0-0,30%, Ni : 0-1,20%, Cr : 0-1,20%, Ti : 0-0,05%, et
  11. 30 B : 0-0,0030%, le reste étant du fer et des impuretés accidentelles; •laminer à chaud la billette ou le bloom chauffé en une barre dans des conditions telles que la température de finissage soit de 850-750°C, La t 35 réduction totale obtenue au cours du laminage à chaud / w ^ 50 étant d'au moins 60%, tandis que la réduction par i passe avec un arrangement de calibres ovales de type i ~ i rond a une valeur constante de 10% ou plus pour chacune des 2n dernières passes, "n" étant un nombre 5 entier ; et refroidir la barre laminée à chaud à la vitesse du refroidissement à l'air ou plus jusqu'à lî- la température ambiante. i '* 10. Procédé selon la revendication 9, ca- 10 ractérisé en ce que les teneurs en Cu, Ni, Cr, Ti et/ou B de l'acier, lorsqu'ils sont ajoutés intentionnellement, se situent dans les intervalles sui- i j vants : | Cu : 0,05-0,30%, Ni : 0,05-1,20%, J 15 Cr : 0,05-1,20%, Ti : 0,01-0,05%, et | B : 0,0005-0,0030%.
  12. 11. Procédé selon la revendication 9 ou 3 i 10, caractérisé en ce que la teneur d'au moins un des éléments P et S qui sont présents dans l'acier 20 comme impuretés accidentelles est limitée à : P : moins de 0,010%, S : moins de 0,010%.
  13. 12. Procédé selon l'une quelconque des I revendications 9 à 11, caractérisé en ce qu'il com prend également l'étape consistant à soumettre la * 25 barre d'acier ayant subi le refroidissement à l'air à un revenu à une température se situant dans l'intervalle allant de 500 à 700°C.
  14. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la barre d'acier ayant subi 30 le refroidissement à l'air est soumise à un revenu à une température se situant dans l'intervalle allant de 575 à 625°C.
  15. 14. Procédé selon l'une quelconque des '1 (revendications 9 à 13, caractérisé en ce qu'il-com- 35 prend les étapes qui consistent à : i I ' fi / ί 51 J i ί . chauffer un bloom ou une billette d'acier à une température de 900 à 950°C, cet acier étant constitué essentiellement de la composition suivante (sur une base pondérale) :
  16. 5 C : 0,04-0,08%, Si : 0,20-0,30%, Mn : 1,80-2,00%, Mo : 0,30-0,40%, Nb : 0,030-0,07%, Al : 0,020-0,060%, Cu : 0-0,25%, Ni : 0-1,20%, | Cr : 0-0,80%, Ti : 0-0,030%, et
  17. 10 B : 0-0,0020%, le reste étant du fer et des impuretés accidentelles; laminer à chaud la billette ou le bloom chauffé en une barre dans des conditions telles que la température de finissage se situe entre 775 et ! 15 825°C, la réduction totale survenant au cours du ; laminage à chaud étant d'au moins 90% ; et ; refroidir la barre laminée à chaud à la vitesse du refroidissement à l'air ou plus jusqu'à la température ambiante.
  18. 15. Procédé selon l'une quelconque des I revendications 9 à 14, caractérisé en ce que le sili cium n'est pas incorporé dans l'acier, tandis que la teneur en aluminium se situe entre 0,05 et 0,100%.
  19. 16. Barre d'acier fabriquée selon le pro-25 cédé de l'une ou l'autre des revendications 9 à 15, cet acier ayant une limite élastique d'au moins 40 Kgf/mm2, tandis qu'il présente une valeur de -120°C ou moins encore pour vTrs et une valeur proche de ! 30 kgf-m pour vE_12Q. ; \ · r\ ! , \ ! Ί v v. . · 1 I , ! •Λ f ] ' i - ' . i I - f
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