WO2024100433A1 - Ferritic stainless steel sheet and associated production method - Google Patents

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WO2024100433A1
WO2024100433A1 PCT/IB2022/060735 IB2022060735W WO2024100433A1 WO 2024100433 A1 WO2024100433 A1 WO 2024100433A1 IB 2022060735 W IB2022060735 W IB 2022060735W WO 2024100433 A1 WO2024100433 A1 WO 2024100433A1
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ferritic stainless
rolled
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Coralie PARRENS
Pierre-Olivier Santacreu
Malo CARRADOT
Pierre-Emmanuel LEGER
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Aperam
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Definitions

  • the present invention relates to a ferritic stainless steel sheet, as well as a method of manufacturing the same.
  • the low thermal expansion coefficient of cells whose electrolyte is often based on yttriated zirconia (10.5x10" 6 K -1 ) requires the use of high chromium ferritic stainless steels whose thermal expansion coefficient is very close and which are capable of resisting oxidation at these high temperatures. Furthermore, the interconnectors must not cause degradation of the performance of the cell by contamination of the anode and the cathode, in particular by diffusion of chromium or by. too high electrical resistivity of the oxide forming on its surface.
  • ferritic stainless steels used today are very high chromium, with control of certain residuals such as silicon kept very low and contain rare earths (especially lanthanum). Their vacuum production from pure raw materials is therefore expensive. The weight share of the interconnectors being very high in these systems, the competitiveness of these electrolyzers is affected. The idea is therefore to use more traditional ferritic stainless steels produced by an electric furnace such as AISI 441 or 444 steels which have good hot properties. However, experiments show that, under certain conditions of use, the performance of such steels degrades more quickly despite an oxide layer comparable in composition and thickness.
  • silica silicon oxide
  • chromine CrsOs which is of the order of 100 Q.cm at 850°C.
  • THE silica film is very thin in thickness, and typically has a thickness of the order of a few tens of nanometers at 850°C after 1000 hours of operation.
  • An aim of the invention is therefore to provide a ferritic stainless steel sheet having conductivity properties comparable to those of very high chromium steels, even after use for long periods at high temperature.
  • thermomechanical loads which can generate deformations modifying the contacts and the functions of the interconnectors.
  • the subject of the invention is a ferritic stainless steel sheet, the composition of which comprises, the contents being expressed by weight:
  • the rest of the composition being made up of iron and inevitable impurities resulting from the preparation, the sheet being an annealed and pickled sheet, the sheet comprising a lower volume fraction of Laves Fe 2 Nb phases at 0.2%.
  • the ferritic steel sheet according to the invention may also comprise one or more of the following characteristics, taken individually or in any technically possible combination:
  • the alloy has a rare earth content of between 50 ppm and 800 ppm.
  • the niobium content of the alloy respects the following relationship: Nb - 10x(C+N) > 0%.
  • the sheet metal has a thickness of between 0.1 mm and 2.5 mm;
  • the sheet has an average grain size of between 30 micrometers and 80 micrometers when the sheet has a thickness of between 1.2 mm and 2.5 mm and an average grain size of between 15 micrometers and 80 micrometers when the sheet has a thickness greater than or equal to 0.1 mm and less than 1.2 mm;
  • the sheet metal is cold-rolled and annealed sheet metal
  • the sheet when subjected to heat treatment at a temperature of 850°C for a period of 1000 hours, the sheet comprises a volume fraction of Fe 2 Nb Laves phases greater than or equal to 0.8%;
  • the sheet when subjected to heat treatment at a temperature of 850°C for a period of 1000 hours, the sheet comprises a volume fraction of cubic phases Fe 3 Nb 3 X less than 0.05%;
  • the sheet when subjected to heat treatment at a temperature of 850°C for a period of 1000 hours, the sheet comprises, on each of its faces, a layer of oxides and, at the interface between the steel the sheet metal and the oxide layer, silicon oxide precipitates, such that the surface fraction of the silicon oxide precipitates at the interface between the steel of the sheet metal and the oxide layer is less than or equal to at 0.35; And - the oxide layer has a thickness less than or equal to 10 ⁇ m.
  • the invention also relates to a method of manufacturing a ferritic stainless steel sheet comprising the following steps:
  • the semi-finished product is brought to a temperature greater than or equal to 1150°C and less than or equal to 1260°C for a period of between 40 minutes and 60 minutes and the semi-finished product is hot rolled to obtain a hot-rolled sheet hot with a thickness between 2.5 mm and 6 mm;
  • said hot-rolled sheet is cold rolled, at a temperature between room temperature and 300°C, in a single step or in several steps separated by intermediate annealing;
  • a final annealing of the cold-rolled sheet is carried out, at a temperature between 1000°C and 1100°C and for a period of between 10 seconds and 6 minutes to obtain a completely recrystallized structure.
  • the manufacturing process according to the invention may also comprise one or more of the following characteristics, taken individually or in any technically possible combination:
  • the annealing of the hot-rolled sheet is carried out at a temperature between 1000°C and 1100°C, for a period of 30 seconds to 6 minutes;
  • the intermediate anneal(s) are carried out at a temperature between 950°C and 1100°C for a period of 30 seconds to 6 minutes;
  • the final annealing is carried out at a temperature between 1050°C and 1090°C.
  • Figure 1 schematically illustrates a sheet according to the invention seen in a cross section after an aging heat treatment
  • Figure 2 schematically illustrates the determination of the surface fraction of silica precipitates at the metal-oxide interface after such an aging treatment.
  • the invention relates to a ferritic stainless steel sheet, the composition of which comprises, the contents being expressed by weight: C ⁇ 0.03%
  • carbon increases the mechanical characteristics at high temperatures, especially creep resistance.
  • carbon tends to precipitate in the form of M23C6 or M7C3 carbides at a temperature below approximately 900°C.
  • This precipitation generally located at grain boundaries can lead to a depletion of chromium in the vicinity of these joints and therefore sensitization to intergranular corrosion.
  • This awareness can be encountered in particular in Heat Affected Zones in welding which have been heated to very high temperatures.
  • the carbon content must therefore be limited to at most 0.03% to obtain satisfactory resistance to intergranular corrosion as well as not to reduce formability. Additionally, the carbon content must satisfy a relationship with the niobium, as will be explained later.
  • Chromium is an essential element for stabilizing the ferritic phase and increasing resistance to oxidation.
  • its minimum content must be greater than or equal to 19.0% in order to obtain a ferritic structure at any temperature and good resistance to cyclic oxidation, particularly when the thickness of the sheet metal is thin (less than or equal to 0.5 mm) and that this thickness limits the reservoir of chromium available during oxidation.
  • an oxide layer 2 comprising an internal layer 4 of chromine Cr 2 O3 and possibly an external layer 5 of chromium oxide rich in manganese forms on the surface of the metal substrate 1 and protects the steel over very long periods and at high temperatures.
  • the maximum chromium content must not, however, exceed 24.0%, otherwise the mechanical resistance at room temperature will be excessively increased, generating significant brittleness and degrading the formability.
  • the terms “internal” and “external” are used in relation to the proximity to the metal substrate 1, an internal layer being closer to the metal substrate 1 than an external layer.
  • the alloy has a manganese content of between 0.25% by weight and 1% by weight. At these levels, manganese increases the mechanical characteristics of the alloy and also allows the formation of an external layer 5 of chromium oxide rich in manganese and capable of containing spinel type iron (Mn,Fe)Cr 2 O 4 .
  • This outer layer 5 of chromium oxide rich in manganese is also favorable to the good adhesion of a protective coating, for example a coating of the LSM type (lanthanum manganite doped with strontium) or of the MCO type (cobalt manganese oxide spinel). ).
  • the manganese content is between 0.3% and 0.5%.
  • Silicon is a very effective element for increasing resistance to oxidation.
  • the silicon oxide (silica) 3 which forms at the metal-oxide interface has a very low expansion coefficient, of the order of 1.10 -6 K' 1 , ten times lower than that of the base metal. and chromium oxide Cr 2 O 3 , reducing the adhesion of the oxide layer 2 as a whole.
  • poor adhesion of the oxide layer 2 leads to degraded conductivity properties.
  • silicon has a high electrical resistivity, which is very harmful in the intended application since the oxidized metal must have good electrical conductivity.
  • Silicon is also a cold-hardening element in ferrite, reducing its ductility and its ability to be cold-formed.
  • the silicon content must therefore be limited to a minimum and must not exceed 0.20% by weight with a preference for a maximum of 0.15%.
  • the silicon content is greater than 0%, due to the inevitable presence of trace silicon.
  • the silicon content generally remains greater than or equal to 0.05%. Indeed, reducing the Si content below this value requires expensive production processes.
  • the Mn/Si ratio must be greater than or equal to 1.2, to promote the formation of the outer layer 5 of chromium oxide rich in manganese of type (Mn,Fe)Cr2C>4 described above to the detriment silicon oxide.
  • Sulfur and phosphorus are impurities that reduce hot ductility and formability. Phosphorus easily segregates at grain boundaries and reduces their cohesion. Sulfur is also harmful to oxidation by segregating at the metal-oxide interface and reducing its adhesion to the metal. As such, the sulfur and phosphorus contents must be respectively less than or equal to 0.005% and 0.04% by weight.
  • Nickel is a gammagenic element that increases the ductility of steel. In order to maintain a single-phase ferritic structure, its content is limited. Furthermore, nickel does not improve the targeted properties and its voluntary addition would increase the cost of production given its high price. Its content must be as low as possible and less than or equal to 0.5% by weight.
  • Molybdenum increases not only high temperature resistance but also oxidation resistance. However, in steels with a high chromium content, containing titanium and niobium, it generates fragility of the ferritic matrix, particularly in hot-rolled strips with a thickness of between 2.5 mm and 6 mm. Molybdenum excessively reduces ductility and formability, and is an expensive additive. Its content must be less than or equal to 0.10%, preferably strictly less than 0.10%.
  • nitrogen increases mechanical characteristics. However, nitrogen tends to precipitate at grain boundaries in the form of nitrides, thereby reducing corrosion resistance. In order to limit the problems of sensitization to intergranular corrosion, the nitrogen content must be less than or equal to 0.03%.
  • Copper has a hot hardening effect. In excessive quantities, however, it reduces ductility during hot rolling. Like nickel, it is also a gammagenic element that must be limited. As such, the copper content must therefore be less than or equal to 0.20% by weight.
  • Niobium is an important element of the invention. Usually, this element can be used as a stabilizing element in ferritic stainless steels: in fact, the phenomenon of sensitization to intergranular corrosion mentioned above can be avoided by the addition of elements forming very thermally stable carbides or carbonitrides. . In this way, the carbon and nitrogen in solution are reduced as much as possible and thus a subsequent precipitation of carbides and chromium nitrides is avoided. Niobium, as well as titanium and, to a lesser extent, zirconium and vanadium, therefore stably fixes carbon and nitrogen.
  • niobium also combines with iron to form certain intermetallic compounds in the interval 650°C-950°C: the inventors have demonstrated that an intergranular precipitation of hexagonal Fe 2 Nb occurring at high temperature could be brought to light. advantage to increase the mechanical properties when hot, particularly in creep, therefore in the targeted conditions of use.
  • the inventors have discovered that the precipitates of Fe 2 Nb compounds with a hexagonal structure (called Laves phases) capture part of the silicon, and therefore minimize the formation of silicon oxides, which is sought for the application.
  • Laves phases the precipitates of Fe 2 Nb compounds with a hexagonal structure
  • Fe 3 Nb 3 the precipitates of Fe 2 Nb compounds with a hexagonal structure
  • Adjusting the initial silicon content and capturing part of the silicon by such phases makes it possible to very significantly reduce the segregation of silicon at the metal-oxide interface and the formation of very resistive silica.
  • the nature and spatial distribution of these intergranular precipitates that is to say at grain boundaries, are very favorable for resisting creep up to 1000°C.
  • the niobium content must be between 0.40% and 1.0% and such that 2xNb-7xC > 0.8%
  • the composition further comprises titanium at a content of between 0.05% and 0.2%, and such that 0% ⁇ Ti - 4xN ⁇ 0.15%.
  • the niobium, carbon and nitrogen contents are also such that Nb - 10x(C+N) > 0%.
  • the effective niobium designates the quantity of niobium in solid solution available to precipitate with the iron, making the hypothesis that the carbon and nitrogen completely precipitated with niobium and titanium in the form of carbonitrides TiN, TiC and Nb(C,N).
  • the niobium content must respect the relationship 2xNb-7xC ⁇ 0.8%, and preferably respect the relationship Nb - 10x(C+N) > 0%.
  • Nb is weakening, particularly in a very high chromium ferrite. This excess greatly increases the hardness and slows down recrystallization, which also limits the cold processing capacity of the metal. We therefore limit the niobium content to Nb ⁇ 1.0%.
  • the titanium content must be greater than or equal to 0.05%, but less than or equal to 0.2% to limit excessive internal oxidation at high temperature.
  • the titanium content is greater than or equal to 0.05% and/or less than or equal to 0.15%.
  • titanium must respect a relationship with nitrogen 0% ⁇ Ti-4xN ⁇ 0.15%. Otherwise, the niobium precipitates, not in the form of Fe 2 Nb with a hexagonal structure from 650°C, but in the form of cubic Fe 3 Nb 3 X compounds, less effective in trapping silicon.
  • the sum of the Nb and Ti contents must be less than or equal to 1.0% to avoid excessive fragility of the metal and guarantee satisfactory resilience of the welds.
  • Vanadium, zirconium and aluminum are nitrogen stabilizing elements, which increase mechanical resistance at high temperatures, but it is however advisable to limit the total content of these elements to at most 0.2% so as not to decrease trainability.
  • the aluminum content is limited to at most 0.02% because aluminum is susceptible to oxidation to form very electrically resistive alumina.
  • the electrical resistivity of alumina is of the order of 10 7 Q.cm at 850°C, alumina is therefore ten times more resistive than silica (SiO 2 ).
  • the zirconium content is at most 0.02% so as not to reduce formability and limit the risk of surface defects.
  • the vanadium content is at most 0.2% so as not to reduce formability.
  • the inventors have demonstrated that the contents of titanium, aluminum, vanadium and zirconium must be jointly limited in order to limit the fragility of the metal.
  • the sum of their contents must be such that: Ti+AI+V+Zr ⁇ 0.30%.
  • Cobalt is a heat-hardening element which degrades formability. Therefore, its content must be less than or equal to 0.05% by weight.
  • the content of cobalt added to that of copper and nickel must be as low as possible to avoid an increase in electrical resistivity detrimental to the application.
  • the total Ni+Cu+Co content must be less than or equal to 0.60%.
  • the tin content In order to avoid hot forgeability problems, the tin content must be less than or equal to 0.05%.
  • the alloy also contains calcium at a level between 0.2 ppm and 20 ppm.
  • calcium is involved in the production process to reduce the sulfur and oxygen contents of the steel.
  • the concentration should be limited to avoid internal oxidation of the metal during use at high temperatures.
  • the oxygen content of steel is between 1 ppm and 60 ppm, its content being for example around 20 ppm.
  • concentration should be limited to avoid the presence of oxide inclusions or internal oxidation of the metal during use at high temperatures.
  • Rare earth elements can be added to improve the adhesion of the oxide layers which make the steel resistant to corrosion.
  • the rare earth content must not exceed 800 ppm. Beyond this content, the production of the metal could be made difficult due to the reactions of the rare earths with the refractories lining the ladle. These reactions would lead to the notable formation of REE oxides which would degrade the inclusionary cleanliness of the steel.
  • the effectiveness of REEs is sufficient at the proposed contents, and going beyond would only unnecessarily increase the cost of production due to the high price of REEs, and also the accelerated wear of the refractories that this would entail.
  • their content is preferably at least 50 ppm.
  • the rare earths are chosen from cerium, lanthanum and yttrium or combinations thereof.
  • rare earths include a mixture of cerium and lanthanum.
  • rare earths consist of a mixture of cerium and lanthanum.
  • the steel according to the invention is generally in the form of cold-rolled and annealed sheet and the thickness of the sheet is generally between 0.1 mm and 2.5 mm.
  • the structure of the steel in the delivered state that is to say cold-rolled and annealed sheet metal, is completely recrystallized.
  • Bending creep of sheet metal at high temperature depends on the thickness of the sheet metal. For an identical mechanical load and metallurgical state, a sheet of thinner thickness deforms more in bending.
  • the average grain size of the steel is preferably between 30 micrometers and 80 micrometers, i.e. i.e. ASTM index (ASTM E-112 standard) between 4 and 7.
  • ASTM index ASTM index
  • ASTM ⁇ 7 a grain size greater than or equal to 30 micrometers
  • ASTM > 4 the grain size is preferably less than or equal to 80 micrometers (ASTM > 4).
  • ASTM ⁇ 4 a grain size greater than 80 micrometers (ASTM ⁇ 4) leads to the appearance of unsightly surface irregularities, known as “orange peel” appearance, during shaping at room temperature and harmful to the good adhesion of the protective coating.
  • the average grain size of the steel is preferably between 15 micrometers and 80 micrometers, c that is to say with an ASTM index between 4 and 9.
  • a grain size greater than or equal to 15 micrometers is advantageous, because it guarantees low deformation by creep of the sheet at high temperature relative to its thickness.
  • the grain size is preferably less than or equal to 80 micrometers (ASTM > 4).
  • a grain size greater than 80 micrometers leads to the appearance of unsightly surface irregularities, known as “orange peel” appearance, during shaping at room temperature, and harmful to the good adhesion of the protective coating.
  • the microstructure of the cold-rolled and annealed sheet in the delivered state includes precipitates which consist mainly of titanium and niobium carbonitrides intragranular.
  • the annealing carried out on the sheet has the effect of dissolving the intermetallic precipitates of the Laves Fe 2 Nb type with a hexagonal structure and the Fe 3 Nb 3 X type with a cubic structure present in the microstructure.
  • the volume fraction of Laves Fe 2 Nb phases in the cold-rolled and annealed sheet in the delivered state is less than 0.2%.
  • the volume fraction of Fe 2 Nb Laves phases is determined as follows.
  • standard polishing is carried out with abrasives with a grain size of up to 1 ⁇ m, followed by an electrolytic attack in 60% nitric acid on a cross section of a sample, taken in a direction orthogonal to the direction of rolling.
  • the observation is made using an electron microscope in backscattered electron mode.
  • a minimum magnification of x1000 is used to obtain an overall view and accurately determine particle size.
  • Five images are produced per sample and condition.
  • the backscattered electron mode generates a chemical composition contrast on a scale of 256 levels called gray levels ranging from white (255) to black (0).
  • the volume fraction of the Fe 2 Nb and Fe 3 Nb 3 X intermetallic phases is determined by image analysis, for example using Image J software, from the images thus obtained.
  • the intermetallic phases Fe 2 Nb and Fe 3 Nb 3 X are represented in white in a black matrix.
  • niobium is mainly in solid solution.
  • the mass content of Nb in solid solution in the cold-rolled and annealed sheet in the delivered state is at least 0.3%.
  • the sheet according to the invention is further characterized in that, when it is subjected to heat treatment at a temperature between 650°C and 1000°C for a time greater than or equal to 30 minutes, the structure of the sheet comprises, in addition to the carbonitrides of titanium and niobium mentioned above, a homogeneous and intergranular precipitation of Fe 2 Nb compounds with a hexagonal structure (Laves phases).
  • the structure of the sheet subjected to such heat treatment may further include an intraganular precipitation of Fe 2 Nb compounds, which, however, decreases as the duration of the heat treatment increases.
  • the volume fraction of Fe 2 Nb Laves phases in the sheet is at least 0, 8%. Furthermore, these phases of Fe 2 Nb lavas are predominantly intergranular.
  • the aging heat treatment in air at a temperature of 850°C for a period of 1000 hours is considered representative of the conditions of use of steel and is generally used for the qualification of steels.
  • the Fe 2 Nb precipitates are the majority among the intergranular precipitates. As mentioned above, these precipitates have the advantage of capturing part of the silicon to reduce its content in the solid solution, which is then less likely to segregate at the metal-oxide interface.
  • the volume fraction of Fe 3 Nb 3 X precipitates remains less than 0.05%.
  • the sheet comprises, on each of its faces, a layer of oxides 2 above the base metal 1.
  • the layer of oxides 2 comprises an internal layer 4 of chromium oxide Cr 2 O3 (chromine) and an external layer 5 of chromium oxide rich in manganese and which may contain spinel type iron (Mn, Fe) Cr 2 O4.
  • the sheet includes precipitates of silicon oxide 3 or silica.
  • the surface fraction of the silica precipitates at this metal-oxide interface is less than or equal to 0.35, which means that the silica covers at most 35% of the metal-oxide interface.
  • the electrical conductivity of silica is 10,000 times lower than that of chromine, of the order of 10 -2 S.cm -1 at 850°C, and its coefficient of thermal expansion is 10 times lower than those of chromine, the base metal and zirconia, which makes up the electrolyte of the electrochemical cell.
  • This surface fraction of silica at the metal-oxide interface is directly related to the resistivity, the specific surface resistance and the conductivity of the metal-oxide interface.
  • the electrical conductivity of the interface is reduced by 35% compared to a configuration without silica, going from 10 -2 S.cm -1 in l
  • the specific surface resistance of the interface equal to the resistivity multiplied by the thickness of the silica film, is increased equivalently.
  • the surface fraction of the segregation of silicon oxides 3 can be determined from an image of a cross section of a sample, in a direction orthogonal to the rolling direction, obtained by scanning electron microscope with magnification of x10,000 in backscattered electron mode.
  • the horizontal edges of the image are parallel to the surface of the sheet metal.
  • the length L of the observed cross section, in a plane transverse to the sheet, is equal to 12 pm.
  • the backscattered electron mode generates a chemical composition contrast on a scale of 256 levels called gray levels ranging from white (255) to black (0).
  • silica by its composition and the atomic number of the elements constituent, appears as the darkest phase in contrast with the base metal which appears very light and the chromium oxide with an intermediate shade of gray.
  • This image is then analyzed using image analysis software, for example using Image J software.
  • the image is, initially, transformed by the image analysis software via automated processing in order to increase the contrast between the elements of the image: the base metal 1, the layer d oxides 2 and the segregations of silicon oxides 3.
  • the objective of this step is that all the acquired images have an identical contrast and highlight the segregations of silicon oxides 3 independently of the metal-oxide interface observed and oxidized metal analyzed.
  • the image is then thresholded so as to distinguish the silicon oxide 3 segregations from the rest of the image.
  • a threshold adapted to distinguish the segregations of silicon oxides 3.
  • the threshold is chosen equal to 70, pixels with a gray level greater than 70 being represented in white 255 and pixels with a gray level less than or equal to 70 being represented in black. Then, possible artifacts are filtered and the processing quality of each image is checked manually.
  • the surface fraction is then calculated as the ratio between the sum of the projected lengths and the length L of the measurement field Z Li/L. In the example illustrated in Figure 2, the surface fraction is equal to 77%.
  • this Z Li/L ratio remains less than or equal to 0.35, i.e. 35%.
  • the total thickness of the oxide layer 2 generally remains less than or equal to 10 ⁇ m after such heat treatment.
  • the sheet metal according to the invention can in particular be obtained by the following process:
  • the semi-finished product is brought to a temperature greater than or equal to 1150°C and less than or equal to 1260°C for a period of between 40 minutes and 60 minutes, and the semi-finished product is hot rolled to obtain a rolled sheet hot with a thickness between 2.5 mm and 6 mm;
  • the hot-rolled sheet is annealed, for example at a temperature between 1000°C and 1100°C for a period of 30 seconds to 6 minutes;
  • stage we designate here cold rolling comprising either a single pass, or a succession of several passes (for example five passes) which are not separated by any intermediate annealing; we can envisage, for example, a cold rolling sequence comprising a first series of five passes, then an intermediate annealing, then a second sequence of five passes; typically, the intermediate anneals separating the stages are carried out between 950°C and 1100°C for 30 seconds to 6 minutes;
  • a final annealing of the cold-rolled sheet is carried out, at a temperature between 1000°C and 1100°C, preferably between 1050°C and 1090°C, and for a period of between 10 seconds and 6 minutes, for obtain a completely recrystallized structure with an ASTM average grain size preferably between 4 and 7 if the sheet has a thickness of between 1.2 mm and 2.5 mm and preferably between 4 and 9 if the sheet is thick. thickness greater than or equal to 0.1 mm and less than 1.2 mm. This heat treatment allows the niobium to be put into solid solution.
  • the volume fraction of Laves phases, ie of Fe 2 Nb compounds with a hexagonal structure, in the structure of the sheet is very low and less than 0.2% in the delivered state, ie after this final annealing.
  • the remainder is iron, as well as inevitable impurities resulting from production.
  • the cast samples were transformed according to the following process:
  • the cast semi-finished products were heated to a temperature of 1220°C for 40 minutes, and hot rolled to obtain a 5 mm thick sheet;
  • the hot-rolled sheets were cold-rolled at room temperature to obtain a sheet with a thickness of 1.5 mm;
  • the sheets were then subjected to heat treatment at 850°C for a period of 1000 hours.
  • the resilience of the hot, annealed and pickled strip obtained at the end of hot rolling at 1220°C up to a thickness of 5 mm was also determined by a resilience test on a KCV specimen using the Charpy test following the NF EN ISO 148-1 standard (March 2017 version) during which the energy absorbed by the specimen broken by bending impact as a function of temperature (between -10°C and 80°C).
  • the strip is considered to be ductile if its resilience is greater than 30 J/cm 2 for a temperature of 20°C (temperature closest to ambient temperature).
  • the Mn/Si ratio is greater than 1.2
  • the volume fraction of Fe 2 Nb intermetallic precipitates with hexagonal structure is greater than or equal to 0.8% after treatment at 850°C for 1000 hours and the fraction surface fraction of silicon oxide 3 after treatment at 850°C for 1000 hours represents a surface fraction less than or equal to 35%.
  • the titanium and/or niobium contents do not comply with the above conditions.
  • the volume fraction of Fe 2 Nb intermetallic precipitates with hexagonal structure is less than 0.8% after treatment at 850°C for 1000 hours. Silicon is therefore less likely to be trapped by the Laves Fe 2 Nb phases and to limit silica segregation even when the silicon is less than 0.2% as in the K5 alloy.
  • the Mn/Si ratio does not comply with the above condition.
  • the surface fraction of silicon oxide 3 after treatment at 850°C for 1000 hours represents a surface fraction greater than 35%, which leads to degraded performance in terms of electrical conductivity, with a interface resistivity increased by more than 50%.
  • the hot strip is ductile, since it has a resilience greater than 30 J/cm 2 .
  • the hot strip obtained is not ductile, since it presents a resilience of less than 30 J/cm 2 .
  • the average grain size of the steel is between 30 micrometers and 80 micrometers, that is to say with an ASTM index between 4 and 7, when the thickness of the cold-rolled and annealed sheet is between between 1.2 mm and 2.5 mm;
  • the average grain size of the steel is between 15 micrometers and 80 micrometers, that is to say with an ASTM index between 4 and 9, when the thickness of the cold-rolled and annealed sheet is greater or equal to 0.1 mm and less than 1.2 mm.
  • metal strips of length 205 mm taken in the rolling direction, width 25 mm and thickness corresponding to the final thickness of the strip 1.5 mm or 0.5 mm depending on the test considered).

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Abstract

The invention relates to a ferritic stainless steel sheet, the composition of which comprises, the contents being expressed by weight: C ≤ 0.03% 0.25% ≤ Mn ≤ 1%, preferably 0.3% ≤ Mn ≤ 0.5% 0% < Si ≤ 0.20%, preferably Si ≤ 0.15% with Mn/Si ≥ 1.2 S ≤ 0.005% P ≤ 0.04% 19.0% ≤ Cr ≤ 24.0% Ni ≤ 0.5% Mo ≤ 0.10% N ≤ 0.03% Cu ≤ 0.20% 0.40% ≤ Nb ≤ 1.0% 0.05% ≤ Ti ≤ 0.2%, preferably 0.05% ≤ Ti ≤ 0.15% Zr ≤ 0.02% Al ≤ 0.02% V ≤ 0.2% Co ≤ 0.05% Sn ≤ 0.05%, rare earths ≤ 800 ppm, it being understood that: V + Zr + Al ≤ 0.2% Ti + V + Zr + Al ≤ 0.30% Ti + Nb ≤ 1.0% Ni + Cu + Co ≤ 0.60% 2xNb-7xC ≥ 0.8% 29 0% ≤ Ti - 4xN ≤ 0.15% 0.2 ppm ≤ Ca ≤ 20 ppm 1 ppm ≤ O ≤ 60 ppm, the remainder of the composition consisting of iron and unavoidable impurities resulting from the preparation, the sheet being an annealed and pickled sheet, the sheet comprising a volume fraction of Fe2Nb Laves phases of less than 0.2%.

Description

Tôle d’acier inoxydable ferritique et procédé de fabrication associé Ferritic stainless steel sheet and associated manufacturing process
La présente invention concerne une tôle d’acier inoxydable ferritique, ainsi qu’un procédé de fabrication associé. The present invention relates to a ferritic stainless steel sheet, as well as a method of manufacturing the same.
Le développement des applications électrochimiques à haute température (piles à combustible ou électrolyseurs à oxyde solide) pour transformer les composés hydrogénés en électricité ou à l’inverse produire des produits hydrogénés à partir d’électricité décarbonée nécessite l’emploi de matériaux nouveaux qui doivent fonctionner entre 500°C et 1000°C pendant des dizaines de milliers d’heures avec quelques dizaines de cycles marche-arrêt. Les anodes, cathodes et électrolytes constituant la cellule de ces systèmes sont élaborés à partir de céramiques ou de cermet dont la nature peut varier en fonction des conceptions. Ces cellules sont supportées ou liées à des parties métalliques appelées interconnecteurs dont le rôle est de répartir les gaz réactifs dans la cellule et de récolter les électrons. Le faible coefficient de dilatation thermique des cellules dont l’électrolyte est souvent à base de zircone yttriée (10,5x10"6 K-1) impose l’utilisation d’aciers inoxydables ferritiques à haut chrome dont le coefficient de dilatation thermique est très proche et qui sont capables de résister à l’oxydation à ces hautes températures. Par ailleurs, les interconnecteurs ne doivent pas entraîner de dégradation des performances de la cellule par une contamination de l’anode et de la cathode, notamment par diffusion du chrome ou par une trop forte résistivité électrique de l’oxyde se formant à sa surface. The development of high temperature electrochemical applications (fuel cells or solid oxide electrolyzers) to transform hydrogenated compounds into electricity or conversely produce hydrogenated products from carbon-free electricity requires the use of new materials which must function between 500°C and 1000°C for tens of thousands of hours with a few dozen on-off cycles. The anodes, cathodes and electrolytes constituting the cell of these systems are made from ceramics or cermet, the nature of which can vary depending on the design. These cells are supported or linked to metal parts called interconnectors whose role is to distribute the reactive gases in the cell and to collect the electrons. The low thermal expansion coefficient of cells whose electrolyte is often based on yttriated zirconia (10.5x10" 6 K -1 ) requires the use of high chromium ferritic stainless steels whose thermal expansion coefficient is very close and which are capable of resisting oxidation at these high temperatures. Furthermore, the interconnectors must not cause degradation of the performance of the cell by contamination of the anode and the cathode, in particular by diffusion of chromium or by. too high electrical resistivity of the oxide forming on its surface.
Les aciers inoxydables ferritiques utilisés aujourd'hui sont à très haut chrome, avec un contrôle de certains résiduels comme le silicium maintenu très bas et contiennent des terres rares (en particulier du lanthane). Leur élaboration sous vide à partir de matières premières pures est donc coûteuse. La part en poids des interconnecteurs étant très importante dans ces systèmes, la compétitivité de ces électrolyseurs en est affectée. L’idée est donc d’utiliser des aciers inoxydables ferritiques plus classiques élaborés par four électrique comme les aciers AISI 441 ou 444 qui ont de bonnes propriétés à chaud. Cependant les expériences montrent que, dans certaines conditions d’utilisation, les performances de tels aciers se dégradent plus rapidement malgré une couche d’oxyde comparable en composition et en épaisseur. L’origine de cette dégradation plus rapide des performances est une ségrégation du silicium à l’interface métal-oxyde qui forme un film fin de silice (oxyde de silicium) plus ou moins continu qui est très résistif électriquement, avec une résistivité de l’ordre de 106 Q.cm à 850°C. Cette valeur est à comparer à la résistivité de la chromine CrsOs, qui est de l’ordre de 100 Q.cm à 850°C. Le film de silice est très fin en épaisseur, et présente typiquement une épaisseur de l’ordre de quelques dizaines de nanomètres à 850°C après 1000 heures de fonctionnement. Cependant, compte tenu de la résistivité électrique de la silice, il contribue à augmenter fortement la résistance surfacique spécifique (Area specific resistance ou ASR en anglais). Or, le silicium ne peut être éliminé totalement par les procédés actuels d’élaboration avec un coût raisonnable. The ferritic stainless steels used today are very high chromium, with control of certain residuals such as silicon kept very low and contain rare earths (especially lanthanum). Their vacuum production from pure raw materials is therefore expensive. The weight share of the interconnectors being very high in these systems, the competitiveness of these electrolyzers is affected. The idea is therefore to use more traditional ferritic stainless steels produced by an electric furnace such as AISI 441 or 444 steels which have good hot properties. However, experiments show that, under certain conditions of use, the performance of such steels degrades more quickly despite an oxide layer comparable in composition and thickness. The origin of this more rapid degradation of performance is a segregation of silicon at the metal-oxide interface which forms a more or less continuous thin film of silica (silicon oxide) which is very electrically resistive, with a resistivity of order of 10 6 Q.cm at 850°C. This value should be compared to the resistivity of chromine CrsOs, which is of the order of 100 Q.cm at 850°C. THE silica film is very thin in thickness, and typically has a thickness of the order of a few tens of nanometers at 850°C after 1000 hours of operation. However, given the electrical resistivity of silica, it contributes to greatly increasing the specific surface resistance (Area specific resistance or ASR in English). However, silicon cannot be completely eliminated by current production processes at a reasonable cost.
Un but de l’invention est donc de proposer une tôle d’acier inoxydable ferritique présentant des propriétés de conductivité comparables à celles des aciers à très haut chrome, même après utilisation pendant de longues durées à haute température. An aim of the invention is therefore to provide a ferritic stainless steel sheet having conductivity properties comparable to those of very high chromium steels, even after use for long periods at high temperature.
A titre préféré, on cherche également à améliorer la tenue au fluage de la tôle car le système est également soumis à des charges thermomécaniques pouvant générer des déformations modifiant les contacts et les fonctions des interconnecteurs. Preferably, we also seek to improve the creep resistance of the sheet because the system is also subjected to thermomechanical loads which can generate deformations modifying the contacts and the functions of the interconnectors.
A cet effet, l’invention a pour objet une tôle d’acier inoxydable ferritique, dont la composition comprend, les teneurs étant exprimées en poids : For this purpose, the subject of the invention is a ferritic stainless steel sheet, the composition of which comprises, the contents being expressed by weight:
C ≤ 0,03% C ≤ 0.03%
0,25% ≤ Mn ≤ 1%, de préférence 0,3% ≤ Mn ≤ 0,5% 0% ≤ Si ≤ 0,20%, de préférence Si ≤ 0,15% avec Mn/Si > 1,2 0.25% ≤ Mn ≤ 1%, preferably 0.3% ≤ Mn ≤ 0.5% 0% ≤ Si ≤ 0.20%, preferably Si ≤ 0.15% with Mn/Si > 1.2
S ≤ 0,005% S ≤ 0.005%
P ≤ 0,04% P ≤ 0.04%
19,0% ≤ Cr ≤ 24,0% 19.0% ≤ Cr ≤ 24.0%
Ni ≤ 0,5% Mo ≤ 0,10% N ≤ 0,03% Cu ≤ 0,20% 0,40% ≤ Nb ≤ 1,0% 0,05% ≤ Ti ≤ 0,2%, de préférence 0,05% ≤ Ti ≤ 0,15% Zr ≤ 0,02% Al ≤ 0,02% Ni ≤ 0.5% Mo ≤ 0.10% N ≤ 0.03% Cu ≤ 0.20% 0.40% ≤ Nb ≤ 1.0% 0.05% ≤ Ti ≤ 0.2%, preferably 0 .05% ≤ Ti ≤ 0.15% Zr ≤ 0.02% Al ≤ 0.02%
V ≤ 0,2% V ≤ 0.2%
Co ≤ 0,05% Co ≤ 0.05%
Sn ≤ 0,05%, Sn ≤ 0.05%,
T erres rares ≤ 800 ppm étant entendu que : Rare earths ≤ 800 ppm provided that:
V + Zr +AI ≤ 0,2% Ti + V + Zr +AI ≤ 0,30% V + Zr +AI ≤ 0.2% Ti + V + Zr + AI ≤ 0.30%
Ti + Nb ≤ 1.0% Ti + Nb ≤ 1.0%
Ni + Cu + Co s 0,60% Ni + Cu + Co s 0.60%
2xNb-7xC > 0,8% 2xNb-7xC > 0.8%
0% ≤ Ti - 4xN ≤ 0,15% 0% ≤ Ti - 4xN ≤ 0.15%
0,2 ppm ≤ Ca ≤ 20 ppm 0.2 ppm ≤ Ca ≤ 20 ppm
1 ppm ≤ O ≤ 60 ppm le reste de la composition étant constitué de fer et d'impuretés inévitables résultant de l’élaboration, la tôle étant une tôle recuite et décapée, la tôle comprenant une fraction volumique de phases de Laves Fe2Nb inférieure à 0,2%. 1 ppm ≤ O ≤ 60 ppm the rest of the composition being made up of iron and inevitable impurities resulting from the preparation, the sheet being an annealed and pickled sheet, the sheet comprising a lower volume fraction of Laves Fe 2 Nb phases at 0.2%.
La tôle d’acier ferritique selon l’invention peut également comprendre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toute combinaison techniquement possible : The ferritic steel sheet according to the invention may also comprise one or more of the following characteristics, taken individually or in any technically possible combination:
- l’alliage présente une teneur en terres rares comprise entre 50 ppm et 800 ppm.- the alloy has a rare earth content of between 50 ppm and 800 ppm.
- la teneur en niobium de l’alliage respecte la relation suivante : Nb - 10x(C+N) > 0%. - the niobium content of the alloy respects the following relationship: Nb - 10x(C+N) > 0%.
- la tôle a une épaisseur comprise entre 0,1 mm et 2,5 mm ; - the sheet metal has a thickness of between 0.1 mm and 2.5 mm;
- la tôle présente une taille moyenne de grain comprise entre 30 micromètres et 80 micromètres lorsque la tôle a une épaisseur comprise entre 1 ,2 mm et 2,5 mm et une taille moyenne de grain comprise entre 15 micromètres et 80 micromètres lorsque la tôle a une épaisseur supérieure ou égale à 0,1 mm et inférieure à 1 ,2 mm ; - the sheet has an average grain size of between 30 micrometers and 80 micrometers when the sheet has a thickness of between 1.2 mm and 2.5 mm and an average grain size of between 15 micrometers and 80 micrometers when the sheet has a thickness greater than or equal to 0.1 mm and less than 1.2 mm;
- la tôle est une tôle laminée à froid et recuite ; - the sheet metal is cold-rolled and annealed sheet metal;
- lorsqu’elle est soumise à un traitement thermique à une température de 850°C pendant une durée de 1000 heures, la tôle comprend une fraction volumique de phases de Laves Fe2Nb supérieure ou égale à 0,8 % ; - when subjected to heat treatment at a temperature of 850°C for a period of 1000 hours, the sheet comprises a volume fraction of Fe 2 Nb Laves phases greater than or equal to 0.8%;
- lorsqu’elle est soumise à un traitement thermique à une température de 850°C pendant une durée de 1000 heures, la tôle comprend une fraction volumique de phases cubiques Fe3Nb3X inférieure à 0,05 % ; - when subjected to heat treatment at a temperature of 850°C for a period of 1000 hours, the sheet comprises a volume fraction of cubic phases Fe 3 Nb 3 X less than 0.05%;
- lorsqu’elle est soumise à un traitement thermique à une température de 850°C pendant une durée de 1000 heures, la tôle comprend, sur chacune de ses faces, une couche d’oxydes et, à l’interface entre l’acier de la tôle et la couche d’oxydes, des précipités d’oxyde de silicium, tels que la fraction surfacique des précipités d’oxyde de silicium à l’interface entre l’acier de la tôle et la couche d’oxydes est inférieure ou égale à 0,35 ; et - la couche d’oxydes a une épaisseur inférieure ou égale à 10 pm. - when subjected to heat treatment at a temperature of 850°C for a period of 1000 hours, the sheet comprises, on each of its faces, a layer of oxides and, at the interface between the steel the sheet metal and the oxide layer, silicon oxide precipitates, such that the surface fraction of the silicon oxide precipitates at the interface between the steel of the sheet metal and the oxide layer is less than or equal to at 0.35; And - the oxide layer has a thickness less than or equal to 10 μm.
L’invention concerne également un procédé de fabrication d’une tôle d’acier inoxydable ferritique comprenant les étapes suivantes : The invention also relates to a method of manufacturing a ferritic stainless steel sheet comprising the following steps:
- on élabore un acier ayant la composition telle que décrite plus haut ; - a steel is produced having the composition as described above;
- on procède à la coulée d’un demi-produit à partir de cet acier ; - we proceed to the casting of a semi-product from this steel;
- on porte le demi-produit à une température supérieure ou égale à 1150°C et inférieure ou égale à 1260°C pendant une durée comprise entre 40 minutes et 60 minutes et on lamine à chaud le demi-produit pour obtenir une tôle laminée à chaud d’épaisseur comprise entre 2,5 mm et 6 mm ; - the semi-finished product is brought to a temperature greater than or equal to 1150°C and less than or equal to 1260°C for a period of between 40 minutes and 60 minutes and the semi-finished product is hot rolled to obtain a hot-rolled sheet hot with a thickness between 2.5 mm and 6 mm;
- on recuit la tôle laminée à chaud, - the hot-rolled sheet is annealed,
- on décape la tôle laminée à chaud et recuite, - the hot-rolled and annealed sheet is stripped,
- on lamine à froid ladite tôle laminée à chaud, à une température comprise entre la température ambiante et 300°C, en une étape unique ou en plusieurs étapes séparées par des recuits intermédiaires ; - said hot-rolled sheet is cold rolled, at a temperature between room temperature and 300°C, in a single step or in several steps separated by intermediate annealing;
- on exécute un recuit final de la tôle laminée à froid, à une température comprise entre 1000°C et 1100°C et pendant une durée comprise entre 10 secondes et 6 minutes pour obtenir une structure complètement recristallisée. - a final annealing of the cold-rolled sheet is carried out, at a temperature between 1000°C and 1100°C and for a period of between 10 seconds and 6 minutes to obtain a completely recrystallized structure.
Le procédé de fabrication selon l’invention peut également comprendre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toute combinaison techniquement possible : The manufacturing process according to the invention may also comprise one or more of the following characteristics, taken individually or in any technically possible combination:
- le recuit de la tôle laminée à chaud est effectué à une température comprise entre 1000°C et 1100°C, pendant une durée de 30 secondes à 6 minutes ; - the annealing of the hot-rolled sheet is carried out at a temperature between 1000°C and 1100°C, for a period of 30 seconds to 6 minutes;
- le ou les recuits intermédiaires sont effectués à une température comprise entre 950°C et 1100°C pendant une durée de 30 secondes à 6 minutes ; et - the intermediate anneal(s) are carried out at a temperature between 950°C and 1100°C for a period of 30 seconds to 6 minutes; And
- le recuit final est exécuté à une température comprise entre 1050°C et 1090°C.- the final annealing is carried out at a temperature between 1050°C and 1090°C.
L'invention sera bien comprise et d'autres aspects et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un exemple de réalisation donné en référence aux figures annexées, dans lesquelles : The invention will be well understood and other aspects and advantages will appear more clearly on reading the detailed description which follows of an exemplary embodiment given with reference to the appended figures, in which:
La figure 1 illustre de manière schématique une tôle selon l’invention vue selon une coupe transversale après un traitement thermique de vieillissement ; Figure 1 schematically illustrates a sheet according to the invention seen in a cross section after an aging heat treatment;
La figure 2 illustre de manière schématique la détermination de la fraction surfacique de précipités de silice à l’interface métal-oxyde après un tel traitement de vieillissement. Figure 2 schematically illustrates the determination of the surface fraction of silica precipitates at the metal-oxide interface after such an aging treatment.
L’invention concerne une tôle d’acier inoxydable ferritique, dont la composition comprend, les teneurs étant exprimées en poids : C ≤ 0,03% The invention relates to a ferritic stainless steel sheet, the composition of which comprises, the contents being expressed by weight: C ≤ 0.03%
0,25% ≤ Mn ≤ 1%, de préférence 0,3% ≤ Mn ≤ 0,5% 0.25% ≤ Mn ≤ 1%, preferably 0.3% ≤ Mn ≤ 0.5%
0% ≤ Si ≤ 0,20%, de préférence Si ≤ 0,15% avec Mn/Si > 1 ,2 0% ≤ Si ≤ 0.20%, preferably Si ≤ 0.15% with Mn/Si > 1.2
S ≤ 0,005% S ≤ 0.005%
P ≤ 0,04% P ≤ 0.04%
19,0% ≤ Cr ≤ 24,0% 19.0% ≤ Cr ≤ 24.0%
Ni ≤ 0,5% Ni ≤ 0.5%
Mo ≤ 0,10% MB ≤ 0.10%
N ≤ 0,03% N ≤ 0.03%
Cu ≤ 0,20% Cu ≤ 0.20%
0,40% ≤ Nb ≤ 1,0% 0.40% ≤ Number ≤ 1.0%
0,05% ≤ Ti ≤ 0,2%, de préférence 0,05% ≤ Ti ≤ 0,15% 0.05% ≤ Ti ≤ 0.2%, preferably 0.05% ≤ Ti ≤ 0.15%
Zr ≤ 0,02% Zr ≤ 0.02%
Al ≤ 0,02% Al ≤ 0.02%
V ≤ 0,2% V ≤ 0.2%
Co ≤ 0,05% Co ≤ 0.05%
Sn ≤ 0,05%, Sn ≤ 0.05%,
T erres rares ≤ 800 ppm étant entendu que : Rare earths ≤ 800 ppm provided that:
V + Zr +AI ≤ 0,2% V + Zr +AI ≤ 0.2%
Ti + V + Zr +AI ≤ 0,30% Ti + V + Zr + AI ≤ 0.30%
Ti + Nb ≤ 1.0% Ti + Nb ≤ 1.0%
Ni + Cu + Co ≤ 0,60% Ni + Cu + Co ≤ 0.60%
2xNb-7xC ≥ 0,8% 2xNb-7xC ≥ 0.8%
0% ≤ Ti - 4xN ≤ 0,15% 0% ≤ Ti - 4xN ≤ 0.15%
0,2 ppm ≤ Ca ≤ 20 ppm 0.2 ppm ≤ Ca ≤ 20 ppm
1 ppm ≤ O ≤ 60 ppm le reste de la composition étant constitué de fer et d'impuretés inévitables résultant de l’élaboration. 1 ppm ≤ O ≤ 60 ppm the rest of the composition being made up of iron and inevitable impurities resulting from the production.
En ce qui concerne la composition chimique de l’acier, le carbone augmente les caractéristiques mécaniques à haute température, en particulier la résistance au fluage. Cependant, en raison de sa solubilité très faible dans la ferrite, le carbone tend à précipiter sous forme de carbures M23C6 ou M7C3 à une température inférieure à 900°C environ. Cette précipitation généralement située aux joints de grains peut conduire à un appauvrissement en chrome au voisinage de ces joints et donc à une sensibilisation à la corrosion intergranulaire. Cette sensibilisation peut se rencontrer en particulier dans les Zones Affectées par la Chaleur en soudage qui ont été réchauffées à très haute température. La teneur en carbone doit donc être limitée à au plus 0,03% pour obtenir une résistance satisfaisante à la corrosion intergranulaire ainsi que pour ne pas diminuer la formabilité. De plus, la teneur en carbone doit satisfaire une relation avec le niobium, comme on l’expliquera plus loin. Regarding the chemical composition of steel, carbon increases the mechanical characteristics at high temperatures, especially creep resistance. However, due to its very low solubility in ferrite, carbon tends to precipitate in the form of M23C6 or M7C3 carbides at a temperature below approximately 900°C. This precipitation generally located at grain boundaries can lead to a depletion of chromium in the vicinity of these joints and therefore sensitization to intergranular corrosion. This awareness can be encountered in particular in Heat Affected Zones in welding which have been heated to very high temperatures. The carbon content must therefore be limited to at most 0.03% to obtain satisfactory resistance to intergranular corrosion as well as not to reduce formability. Additionally, the carbon content must satisfy a relationship with the niobium, as will be explained later.
Le chrome est un élément essentiel pour la stabilisation de la phase ferritique et pour accroître la résistance à l’oxydation. En liaison avec les autres éléments de la composition, sa teneur minimale doit être supérieure ou égale à 19,0% afin d’obtenir une structure ferritique à toute température et une bonne résistance à l’oxydation cyclique, notamment lorsque l’épaisseur de la tôle est fine (inférieure ou égale à 0,5 mm) et que cette épaisseur limite le réservoir de chrome disponible lors de l’oxydation. En effet, lors du vieillissement, et comme illustré sur la figure 1 , une couche d’oxyde 2 comprenant une couche interne 4 de chromine Cr2O3 et éventuellement une couche externe 5 d’oxyde de chrome riche en manganèse se forme à la surface du substrat métallique 1 et protège l’acier sur de très longues durées et à hautes températures. La teneur maximale en chrome ne doit pas cependant excéder 24,0% sous peine d’augmenter excessivement la résistance mécanique à la température ambiante, générant une fragilité notable et dégradant l’aptitude à la mise en forme. Chromium is an essential element for stabilizing the ferritic phase and increasing resistance to oxidation. In conjunction with the other elements of the composition, its minimum content must be greater than or equal to 19.0% in order to obtain a ferritic structure at any temperature and good resistance to cyclic oxidation, particularly when the thickness of the sheet metal is thin (less than or equal to 0.5 mm) and that this thickness limits the reservoir of chromium available during oxidation. Indeed, during aging, and as illustrated in Figure 1, an oxide layer 2 comprising an internal layer 4 of chromine Cr 2 O3 and possibly an external layer 5 of chromium oxide rich in manganese forms on the surface of the metal substrate 1 and protects the steel over very long periods and at high temperatures. The maximum chromium content must not, however, exceed 24.0%, otherwise the mechanical resistance at room temperature will be excessively increased, generating significant brittleness and degrading the formability.
Dans le contexte de cette invention, les termes « interne » et « externe » sont utilisés par rapport à la proximité au substrat métallique 1 , une couche interne étant plus proche du substrat métallique 1 qu’une couche externe. In the context of this invention, the terms “internal” and “external” are used in relation to the proximity to the metal substrate 1, an internal layer being closer to the metal substrate 1 than an external layer.
L’alliage présente une teneur en manganèse comprise entre 0,25% en poids et 1% en poids. A ces teneurs, le manganèse accroît les caractéristiques mécaniques de l’alliage et permet en outre la formation d’une couche externe 5 d’oxyde de chrome riche en manganèse et pouvant contenir du fer de type spinelle (Mn,Fe)Cr2O4. La bonne stabilité thermodynamique de ces oxydes permet de limiter l’évaporation du chrome à haute température en présence de vapeur d’eau. Cette couche externe 5 d’oxyde de chrome riche en manganèse est aussi favorable à la bonne adhérence de revêtement protecteur, par exemple un revêtement de type LSM (manganite de lanthane dopé au strontium) ou de type MCO (spinelle d’oxydes de manganèse cobalt). Ces spinelles ont par ailleurs une très bonne conduction électrique, avec une résistivité de l’ordre de 20 Q.cm à 850°C. Cependant, au-delà de 1% en poids, la cinétique d’oxydation à chaud devient trop rapide et une couche d’oxyde épaisse très adhérente se développe, rendant les opérations de décapage difficiles lors de la fabrication de la tôle. Le manganèse est aussi un élément gammagène qu’il convient de limiter comme le Ni, Cu, Co dans les aciers ferritiques. La teneur en manganèse est donc limitée à 1%. The alloy has a manganese content of between 0.25% by weight and 1% by weight. At these levels, manganese increases the mechanical characteristics of the alloy and also allows the formation of an external layer 5 of chromium oxide rich in manganese and capable of containing spinel type iron (Mn,Fe)Cr 2 O 4 . The good thermodynamic stability of these oxides makes it possible to limit the evaporation of chromium at high temperatures in the presence of water vapor. This outer layer 5 of chromium oxide rich in manganese is also favorable to the good adhesion of a protective coating, for example a coating of the LSM type (lanthanum manganite doped with strontium) or of the MCO type (cobalt manganese oxide spinel). ). These spinels also have very good electrical conduction, with a resistivity of around 20 Q.cm at 850°C. However, beyond 1% by weight, the hot oxidation kinetics becomes too rapid and a thick, very adherent oxide layer develops, making difficult stripping operations during sheet metal manufacturing. Manganese is also a gammagenic element that should be limited like Ni, Cu, Co in ferritic steels. The manganese content is therefore limited to 1%.
De préférence la teneur en manganèse est comprise entre 0,3% et 0,5%. Preferably the manganese content is between 0.3% and 0.5%.
Le silicium est un élément très efficace pour accroître la résistance à l’oxydation. Cependant, l’oxyde de silicium (silice) 3 qui se forme à l’interface métal-oxyde a un coefficient de dilatation très faible, de l’ordre de 1.10-6 K’1, dix fois inférieur à celui du métal de base et de l’oxyde de chrome Cr2O3, réduisant l’adhérence de la couche d’oxyde 2 dans son ensemble. Or, une faible adhérence de la couche d’oxyde 2 conduit à des propriétés de conductivité dégradées. En outre, le silicium a une résistivité électrique élevée, ce qui est très néfaste dans l’application visée puisque le métal oxydé doit avoir une bonne conductivité électrique. Le silicium est aussi un élément durcissant de la ferrite à froid, diminuant sa ductilité et son aptitude à la mise en forme à froid. La teneur en silicium doit ainsi être limitée au minimum et ne doit pas dépasser 0,20% en poids avec une préférence pour un maximum à 0,15%. La teneur en silicium est supérieure à 0%, en raison de la présence inévitable de silicium en tant que trace. La teneur en silicium reste généralement supérieure ou égale à 0,05%. En effet, réduire la teneur en Si en-deçà de cette valeur nécessite des procédés d’élaboration coûteux. Silicon is a very effective element for increasing resistance to oxidation. However, the silicon oxide (silica) 3 which forms at the metal-oxide interface has a very low expansion coefficient, of the order of 1.10 -6 K' 1 , ten times lower than that of the base metal. and chromium oxide Cr 2 O 3 , reducing the adhesion of the oxide layer 2 as a whole. However, poor adhesion of the oxide layer 2 leads to degraded conductivity properties. In addition, silicon has a high electrical resistivity, which is very harmful in the intended application since the oxidized metal must have good electrical conductivity. Silicon is also a cold-hardening element in ferrite, reducing its ductility and its ability to be cold-formed. The silicon content must therefore be limited to a minimum and must not exceed 0.20% by weight with a preference for a maximum of 0.15%. The silicon content is greater than 0%, due to the inevitable presence of trace silicon. The silicon content generally remains greater than or equal to 0.05%. Indeed, reducing the Si content below this value requires expensive production processes.
En outre, le rapport Mn/Si doit être supérieur ou égal à 1 ,2, pour favoriser la formation de la couche externe 5 d’oxyde de chrome riche en manganèse de type (Mn,Fe)Cr2C>4 décrite plus haut au détriment de l’oxyde de silicium. In addition, the Mn/Si ratio must be greater than or equal to 1.2, to promote the formation of the outer layer 5 of chromium oxide rich in manganese of type (Mn,Fe)Cr2C>4 described above to the detriment silicon oxide.
Le soufre et le phosphore sont des impuretés qui diminuent la ductilité à chaud et la formabilité. Le phosphore ségrégé facilement aux joints de grains et diminue leur cohésion. Le soufre est aussi néfaste à l’oxydation en ségrégeant à l’interface métal- oxyde et en réduisant son adhérence au métal. A ce titre, les teneurs en soufre et phosphore doivent être respectivement inférieures ou égales à 0,005% et 0,04% en poids. Sulfur and phosphorus are impurities that reduce hot ductility and formability. Phosphorus easily segregates at grain boundaries and reduces their cohesion. Sulfur is also harmful to oxidation by segregating at the metal-oxide interface and reducing its adhesion to the metal. As such, the sulfur and phosphorus contents must be respectively less than or equal to 0.005% and 0.04% by weight.
Le nickel est un élément gammagène qui augmente la ductilité de l’acier. Afin de conserver une structure monophasée ferritique, on en limite la teneur. De plus le nickel n’améliore pas les propriétés visées et son ajout volontaire augmenterait le coût d’élaboration vu son prix élevé. Sa teneur doit être aussi faible que possible et inférieure ou égale à 0,5% en poids. Nickel is a gammagenic element that increases the ductility of steel. In order to maintain a single-phase ferritic structure, its content is limited. Furthermore, nickel does not improve the targeted properties and its voluntary addition would increase the cost of production given its high price. Its content must be as low as possible and less than or equal to 0.5% by weight.
Le molybdène accroît non seulement la résistance à haute température mais aussi la résistance à l’oxydation. Cependant, dans des aciers à haute teneur en chrome, contenant du titane et du niobium, il génère une fragilité de la matrice ferritique notamment des bandes laminées à chaud d’épaisseur comprise entre 2,5 mm et 6 mm. Le molybdène réduit excessivement la ductilité et l’aptitude à la mise en forme, et est un élément d’addition coûteux. Sa teneur doit être inférieure ou égale à 0,10%, de préférence strictement inférieure à 0,10%. Molybdenum increases not only high temperature resistance but also oxidation resistance. However, in steels with a high chromium content, containing titanium and niobium, it generates fragility of the ferritic matrix, particularly in hot-rolled strips with a thickness of between 2.5 mm and 6 mm. Molybdenum excessively reduces ductility and formability, and is an expensive additive. Its content must be less than or equal to 0.10%, preferably strictly less than 0.10%.
Comme le carbone, l’azote augmente les caractéristiques mécaniques. Cependant, l’azote tend à précipiter aux joints de grains sous forme de nitrures, réduisant ainsi la résistance à la corrosion. Afin de limiter les problèmes de sensibilisation à la corrosion intergranulaire, la teneur en azote doit être inférieure ou égale à 0,03%. Like carbon, nitrogen increases mechanical characteristics. However, nitrogen tends to precipitate at grain boundaries in the form of nitrides, thereby reducing corrosion resistance. In order to limit the problems of sensitization to intergranular corrosion, the nitrogen content must be less than or equal to 0.03%.
Le cuivre a un effet durcissant à chaud. En quantité excessive, il diminue cependant la ductilité lors du laminage à chaud. Comme le nickel, c’est aussi un élément gammagène qu’il faut limiter. A ce titre, la teneur en cuivre doit donc être inférieure ou égale à 0,20% en poids. Copper has a hot hardening effect. In excessive quantities, however, it reduces ductility during hot rolling. Like nickel, it is also a gammagenic element that must be limited. As such, the copper content must therefore be less than or equal to 0.20% by weight.
Le niobium est un élément important de l’invention. Usuellement, cet élément peut être utilisé comme élément stabilisant dans les aciers inoxydables ferritiques : en effet, le phénomène de sensibilisation à la corrosion intergranulaire mentionné ci-dessus peut être évité par l’addition d’éléments formant des carbures ou des carbonitrures très stables thermiquement. De cette façon, on réduit le plus possible le carbone et l’azote en solution et on évite ainsi une précipitation ultérieure de carbures et de nitrures de chrome. Le niobium, ainsi que le titane et, dans une moindre mesure, le zirconium et le vanadium, fixe donc de façon stable le carbone et l’azote. Niobium is an important element of the invention. Usually, this element can be used as a stabilizing element in ferritic stainless steels: in fact, the phenomenon of sensitization to intergranular corrosion mentioned above can be avoided by the addition of elements forming very thermally stable carbides or carbonitrides. . In this way, the carbon and nitrogen in solution are reduced as much as possible and thus a subsequent precipitation of carbides and chromium nitrides is avoided. Niobium, as well as titanium and, to a lesser extent, zirconium and vanadium, therefore stably fixes carbon and nitrogen.
Mais le niobium se combine également avec le fer pour former certains composés intermétalliques dans l’intervalle 650°C-950°C: les inventeurs ont mis en évidence qu’une précipitation intergranulaire de Fe2Nb hexagonal intervenant à haute température pouvait être mise à profit pour augmenter les propriétés mécaniques à chaud notamment en fluage, donc dans les conditions d’utilisation visées. But niobium also combines with iron to form certain intermetallic compounds in the interval 650°C-950°C: the inventors have demonstrated that an intergranular precipitation of hexagonal Fe 2 Nb occurring at high temperature could be brought to light. advantage to increase the mechanical properties when hot, particularly in creep, therefore in the targeted conditions of use.
Par ailleurs, les inventeurs ont découvert que les précipités de composés Fe2Nb de structure hexagonale (appelés phases de Laves) capturent une partie du silicium, et minimisent donc la formation d’oxydes de silicium, ce qui est recherché pour l’application. En particulier, comparativement aux phases cubiques Fe3Nb3X, où X désigne l’azote, l’oxygène ou le carbone, également susceptibles de se former, les phases de Laves Fe2Nb contiennent en pourcentage massique environ quatre fois plus de silicium. L’ajustement de la teneur initiale en silicium et la capture d’une partie du silicium par de telles phases permettent de réduire très significativement la ségrégation du silicium à l’interface métal-oxyde et la formation de silice très résistive. De plus, la nature et la répartition spatiale de ces précipités en intergranulaire, c'est-à-dire aux joints de grains, sont très favorables pour résister au fluage jusqu’à 1000°C. Afin de former des phases Fe2Nb dans les conditions d’utilisation visées, plusieurs conditions doivent être respectées : la teneur en niobium doit être comprise entre 0,40% et 1 ,0% et telle que 2xNb-7xC > 0,8%, et la composition comporte en outre du titane à une teneur comprise entre 0,05% et 0,2%, et telle que 0% ≤ Ti - 4xN ≤ 0,15%. De préférence, les teneurs en niobium, carbone et azote sont en outre telles que Nb - 10x(C+N) > 0%. Furthermore, the inventors have discovered that the precipitates of Fe 2 Nb compounds with a hexagonal structure (called Laves phases) capture part of the silicon, and therefore minimize the formation of silicon oxides, which is sought for the application. In particular, compared to the cubic phases Fe 3 Nb 3 . Adjusting the initial silicon content and capturing part of the silicon by such phases makes it possible to very significantly reduce the segregation of silicon at the metal-oxide interface and the formation of very resistive silica. In addition, the nature and spatial distribution of these intergranular precipitates, that is to say at grain boundaries, are very favorable for resisting creep up to 1000°C. In order to form Fe 2 Nb phases under the targeted conditions of use, several conditions must be respected: the niobium content must be between 0.40% and 1.0% and such that 2xNb-7xC > 0.8% , and the composition further comprises titanium at a content of between 0.05% and 0.2%, and such that 0% ≤ Ti - 4xN ≤ 0.15%. Preferably, the niobium, carbon and nitrogen contents are also such that Nb - 10x(C+N) > 0%.
Si la teneur en Nb total de l’acier est inférieure à 0,40%, l’acier est insuffisamment stabilisé et la quantité de précipités Fe2Nb formée à haute température est insuffisante pour obtenir les propriétés visées à haute température. Pour obtenir cette précipitation favorable du niobium, les inventeurs ont également mis en évidence l’importance de la teneur en niobium effectif: le niobium effectif désigne la quantité de niobium en solution solide disponible pour précipiter avec le fer, en faisant l’hypothèse que le carbone et l’azote ont totalement précipité avec le niobium et le titane sous forme de carbonitrures TiN, TiC et Nb(C,N). Pour assurer une teneur en niobium effectif suffisante, la teneur en niobium doit respecter la relation 2xNb-7xC ≥ 0,8%, et de préférence respecter la relation Nb - 10x(C+N) > 0%. If the total Nb content of the steel is less than 0.40%, the steel is insufficiently stabilized and the quantity of Fe 2 Nb precipitates formed at high temperature is insufficient to obtain the targeted properties at high temperature. To obtain this favorable precipitation of niobium, the inventors have also highlighted the importance of the effective niobium content: the effective niobium designates the quantity of niobium in solid solution available to precipitate with the iron, making the hypothesis that the carbon and nitrogen completely precipitated with niobium and titanium in the form of carbonitrides TiN, TiC and Nb(C,N). To ensure a sufficient effective niobium content, the niobium content must respect the relationship 2xNb-7xC ≥ 0.8%, and preferably respect the relationship Nb - 10x(C+N) > 0%.
A l’inverse, un excès important en Nb est fragilisant, notamment dans une ferrite à très haut chrome. Cet excès augmente fortement la dureté et freine la recristallisation, ce qui limite également la capacité à la mise en œuvre à froid du métal. On limite donc la teneur en niobium à Nb ≤ 1 ,0%. Conversely, a significant excess of Nb is weakening, particularly in a very high chromium ferrite. This excess greatly increases the hardness and slows down recrystallization, which also limits the cold processing capacity of the metal. We therefore limit the niobium content to Nb ≤ 1.0%.
Pour favoriser la formation de phases Fe2Nb, au détriment des phases Fe3Nb3X, la teneur en titane doit être supérieure ou égale 0,05%, mais inférieure ou égale à 0,2% pour limiter l’oxydation interne excessive à haute température. De préférence, la teneur en titane est supérieure ou égale à 0,05% et/ou inférieure ou égale à 0,15%. To promote the formation of Fe 2 Nb phases, to the detriment of Fe 3 Nb 3 X phases, the titanium content must be greater than or equal to 0.05%, but less than or equal to 0.2% to limit excessive internal oxidation at high temperature. Preferably, the titanium content is greater than or equal to 0.05% and/or less than or equal to 0.15%.
Par ailleurs, le titane doit respecter une relation avec l’azote 0% ≤ Ti-4xN ≤ 0,15%. Dans le cas contraire, le niobium précipite, non pas sous forme de Fe2Nb de structure hexagonale à partir de 650°C, mais sous forme de composés cubique Fe3Nb3X, moins efficaces pour piéger le silicium. Furthermore, titanium must respect a relationship with nitrogen 0% ≤ Ti-4xN ≤ 0.15%. Otherwise, the niobium precipitates, not in the form of Fe 2 Nb with a hexagonal structure from 650°C, but in the form of cubic Fe 3 Nb 3 X compounds, less effective in trapping silicon.
Par ailleurs, la somme des teneurs en Nb et Ti doit être inférieure ou égale à 1 ,0% pour éviter une trop importante fragilité du métal et garantir une résilience satisfaisante des soudures. Furthermore, the sum of the Nb and Ti contents must be less than or equal to 1.0% to avoid excessive fragility of the metal and guarantee satisfactory resilience of the welds.
Le vanadium, le zirconium et l’aluminium sont des éléments stabilisants de l’azote, qui augmentent la résistance mécanique à haute température, mais il convient cependant de limiter la teneur totale en ces éléments à au plus 0,2% pour ne pas diminuer la formabilité. Par ailleurs, la teneur en aluminium est limitée à au plus 0,02% car l’aluminium est susceptible à l’oxydation de former de l’alumine très résistive électriquement. En particulier, la résistivité électrique de l’alumine est de l’ordre de 107 Q.cm à 850°C, l’alumine est donc dix fois plus résistive que la silice (SiO2). Vanadium, zirconium and aluminum are nitrogen stabilizing elements, which increase mechanical resistance at high temperatures, but it is however advisable to limit the total content of these elements to at most 0.2% so as not to decrease trainability. Furthermore, the aluminum content is limited to at most 0.02% because aluminum is susceptible to oxidation to form very electrically resistive alumina. In particular, the electrical resistivity of alumina is of the order of 10 7 Q.cm at 850°C, alumina is therefore ten times more resistive than silica (SiO 2 ).
La teneur en zirconium est d’au plus 0,02% pour ne pas diminuer la formabilité et limiter le risque de défauts de surface. The zirconium content is at most 0.02% so as not to reduce formability and limit the risk of surface defects.
La teneur en vanadium est d’au plus 0,2% pour ne pas diminuer la formabilité.The vanadium content is at most 0.2% so as not to reduce formability.
En outre, les inventeurs ont mis en évidence que les teneurs en titane, en aluminium, en vanadium et en zirconium doivent être conjointement limitées afin de limiter la fragilité du métal. La somme de leurs teneurs doit être telle que : Ti+AI+V+Zr ≤ 0,30%. In addition, the inventors have demonstrated that the contents of titanium, aluminum, vanadium and zirconium must be jointly limited in order to limit the fragility of the metal. The sum of their contents must be such that: Ti+AI+V+Zr ≤ 0.30%.
Le cobalt est un élément durcissant à chaud mais qui dégrade la formabilité. Par conséquent, sa teneur doit être inférieure ou égale à 0,05% en poids. Cobalt is a heat-hardening element which degrades formability. Therefore, its content must be less than or equal to 0.05% by weight.
De plus, la teneur du cobalt additionnée à celle du cuivre et du nickel doit être le plus faible possible pour éviter une augmentation de la résistivité électrique préjudiciable à l’application. A cette fin, la teneur totale Ni+Cu+Co doit être inférieure ou égale à 0,60%. In addition, the content of cobalt added to that of copper and nickel must be as low as possible to avoid an increase in electrical resistivity detrimental to the application. To this end, the total Ni+Cu+Co content must be less than or equal to 0.60%.
Afin d’éviter les problèmes de forgeabilité à chaud, la teneur en étain doit être inférieure ou égale à 0,05%. In order to avoid hot forgeability problems, the tin content must be less than or equal to 0.05%.
L’alliage contient également du calcium à une teneur comprise entre 0,2 ppm et 20 ppm. En effet, le calcium intervient dans le processus d’élaboration pour réduire les teneurs de l’acier en soufre et en oxygène. Il convient d’en limiter la concentration pour éviter une oxydation interne du métal lors d’une utilisation à haute température. The alloy also contains calcium at a level between 0.2 ppm and 20 ppm. In fact, calcium is involved in the production process to reduce the sulfur and oxygen contents of the steel. The concentration should be limited to avoid internal oxidation of the metal during use at high temperatures.
La teneur en oxygène de l’acier est comprise entre 1 ppm et 60 ppm, sa teneur étant par exemple autour de 20 ppm. Comme pour le calcium, il convient d’en limiter la concentration pour éviter la présence d’inclusions d’oxydes ou une oxydation interne du métal lors d’une utilisation à haute température. The oxygen content of steel is between 1 ppm and 60 ppm, its content being for example around 20 ppm. As with calcium, the concentration should be limited to avoid the presence of oxide inclusions or internal oxidation of the metal during use at high temperatures.
Les terres rares (rare earth elements REE en anglais) peuvent être ajoutées pour améliorer l’adhérence des couches d’oxydes qui rendent l’acier résistant à la corrosion. Toutefois, la teneur en terres rares ne doit pas dépasser 800 ppm. Au-delà de cette teneur, l’élaboration du métal pourrait être rendue difficile du fait des réactions des terres rares avec les réfractaires revêtant la poche de coulée. Ces réactions conduiraient à la formation notable d’oxydes de REE qui dégraderaient la propreté inclusionnaire de l’acier. De plus l’efficacité des REE est suffisante aux teneurs proposées, et aller au-delà ne ferait qu’augmenter inutilement le coût de l’élaboration du fait du prix élevé des REE, et aussi de l’usure accélérée des réfractaires que cela entraînerait. Lorsque les terres rares sont ajoutées, leur teneur est de préférence d’au moins 50 ppm. De préférence, les terres rares sont choisies parmi le cérium, le lanthane et l’yttrium ou leurs combinaisons. En particulier, les terres rares comprennent un mélange de cérium et de lanthane. De préférence, les terres rares consistent en un mélange de cérium et de lanthane. Rare earth elements (REE) can be added to improve the adhesion of the oxide layers which make the steel resistant to corrosion. However, the rare earth content must not exceed 800 ppm. Beyond this content, the production of the metal could be made difficult due to the reactions of the rare earths with the refractories lining the ladle. These reactions would lead to the notable formation of REE oxides which would degrade the inclusionary cleanliness of the steel. Furthermore, the effectiveness of REEs is sufficient at the proposed contents, and going beyond would only unnecessarily increase the cost of production due to the high price of REEs, and also the accelerated wear of the refractories that this would entail. . When rare earths are added, their content is preferably at least 50 ppm. Preferably, the rare earths are chosen from cerium, lanthanum and yttrium or combinations thereof. In particular, rare earths include a mixture of cerium and lanthanum. Preferably, rare earths consist of a mixture of cerium and lanthanum.
L’acier selon l’invention est généralement sous forme de tôle laminée à froid et recuite et l’épaisseur de la tôle est généralement comprise entre 0,1 mm et 2,5 mm. The steel according to the invention is generally in the form of cold-rolled and annealed sheet and the thickness of the sheet is generally between 0.1 mm and 2.5 mm.
Selon l’invention, la structure de l’acier dans l’état de livraison, c’est-à-dire de la tôle laminée à froid et recuite, est totalement recristallisée. According to the invention, the structure of the steel in the delivered state, that is to say cold-rolled and annealed sheet metal, is completely recrystallized.
Le fluage en flexion de la tôle à haute température est fonction de l’épaisseur de la tôle. Pour une charge mécanique et un état métallurgique identiques, une tôle d’épaisseur plus mince se déforme davantage en flexion. Bending creep of sheet metal at high temperature depends on the thickness of the sheet metal. For an identical mechanical load and metallurgical state, a sheet of thinner thickness deforms more in bending.
Lorsque l’épaisseur de la tôle laminée à froid et recuite est comprise entre 1 ,2 mm et 2,5 mm, la taille moyenne des grains de l’acier est de préférence comprise entre 30 micromètres et 80 micromètres, c’est-à-dire d’indice ASTM (norme ASTM E-112) compris entre 4 et 7. Dans cette plage d’épaisseur de bande, une taille de grain supérieure ou égale à 30 micromètres (ASTM ≤ 7) est avantageuse, car elle garantit une faible déformation par fluage en flexion de la tôle à haute température relativement à son épaisseur. Par ailleurs, dans cette plage d’épaisseur de bande, la taille de grain est de préférence inférieure ou égale à 80 micromètres (ASTM > 4). En effet, une taille de grain supérieure à 80 micromètres (ASTM ≤ 4) conduit à l’apparition d’irrégularités de surface inesthétiques, dites d’aspect « peau d’orange », lors de la mise en forme à la température ambiante et néfastes à la bonne adhérence du revêtement protecteur. When the thickness of the cold-rolled and annealed sheet is between 1.2 mm and 2.5 mm, the average grain size of the steel is preferably between 30 micrometers and 80 micrometers, i.e. i.e. ASTM index (ASTM E-112 standard) between 4 and 7. In this strip thickness range, a grain size greater than or equal to 30 micrometers (ASTM ≤ 7) is advantageous, because it guarantees a low deformation by flexural creep of the sheet at high temperature relative to its thickness. Furthermore, in this strip thickness range, the grain size is preferably less than or equal to 80 micrometers (ASTM > 4). Indeed, a grain size greater than 80 micrometers (ASTM ≤ 4) leads to the appearance of unsightly surface irregularities, known as “orange peel” appearance, during shaping at room temperature and harmful to the good adhesion of the protective coating.
Lorsque l’épaisseur de la tôle laminée à froid et recuite est supérieure ou égale à 0,1 mm et inférieure à 1 ,2 mm, la taille moyenne des grains de l’acier est de préférence comprise entre 15 micromètres et 80 micromètres, c’est-à-dire d’indice ASTM compris entre 4 et 9. Dans cette plage d’épaisseur de bande, une taille de grain supérieure ou égale à 15 micromètres (ASTM ≤ 9) est avantageuse, car elle garantit une faible déformation par fluage de la tôle à haute température relativement à son épaisseur. Par ailleurs, dans cette plage d’épaisseur de bande, la taille de grains est de préférence inférieure ou égale à 80 micromètres (ASTM > 4). En effet, une taille de grain supérieure à 80 micromètres (ASTM ≤ 4) conduit à l’apparition d’irrégularités de surface inesthétiques, dit d’aspect « peau d’orange », lors de la mise en forme à la température ambiante, et néfastes à la bonne adhérence du revêtement protecteur. When the thickness of the cold-rolled and annealed sheet is greater than or equal to 0.1 mm and less than 1.2 mm, the average grain size of the steel is preferably between 15 micrometers and 80 micrometers, c that is to say with an ASTM index between 4 and 9. In this band thickness range, a grain size greater than or equal to 15 micrometers (ASTM ≤ 9) is advantageous, because it guarantees low deformation by creep of the sheet at high temperature relative to its thickness. Furthermore, in this band thickness range, the grain size is preferably less than or equal to 80 micrometers (ASTM > 4). Indeed, a grain size greater than 80 micrometers (ASTM ≤ 4) leads to the appearance of unsightly surface irregularities, known as “orange peel” appearance, during shaping at room temperature, and harmful to the good adhesion of the protective coating.
La microstructure de la tôle laminée à froid et recuite à l’état de livraison comprend des précipités qui consistent essentiellement en des carbonitrures de titane et de niobium intragranulaires. En effet, les recuits effectués sur la tôle ont pour effet de dissoudre les précipités intermétalliques de type phases de Laves Fe2Nb de structure hexagonale et de type Fe3Nb3X de structure cubique présents dans la microstructure. The microstructure of the cold-rolled and annealed sheet in the delivered state includes precipitates which consist mainly of titanium and niobium carbonitrides intragranular. In fact, the annealing carried out on the sheet has the effect of dissolving the intermetallic precipitates of the Laves Fe 2 Nb type with a hexagonal structure and the Fe 3 Nb 3 X type with a cubic structure present in the microstructure.
En particulier, la fraction volumique de phases de Laves Fe2Nb dans la tôle laminée à froid et recuite à l’état de livraison est inférieure à 0,2%. In particular, the volume fraction of Laves Fe 2 Nb phases in the cold-rolled and annealed sheet in the delivered state is less than 0.2%.
La fraction volumique de phases de Laves Fe2Nb est déterminée comme suit.The volume fraction of Fe 2 Nb Laves phases is determined as follows.
Dans un premier temps, on réalise un polissage standard avec des abrasifs de grain jusqu’à 1 pm, suivi d’une attaque électrolytique dans l’acide nitrique à 60% sur une coupe transversale d’un échantillon, prise dans une direction orthogonale à la direction de laminage. Firstly, standard polishing is carried out with abrasives with a grain size of up to 1 μm, followed by an electrolytic attack in 60% nitric acid on a cross section of a sample, taken in a direction orthogonal to the direction of rolling.
L’observation est faite au microscope électronique en mode électrons rétrodiffusés. On utilise un grossissement minimum de x1000 pour obtenir une vue globale et déterminer avec précision la taille de particules. On réalise cinq images par échantillon et condition. Le mode électrons rétrodiffusés génère un contraste de composition chimique sur une échelle de 256 niveaux dits niveaux de gris allant du blanc (255) au noir (0). The observation is made using an electron microscope in backscattered electron mode. A minimum magnification of x1000 is used to obtain an overall view and accurately determine particle size. Five images are produced per sample and condition. The backscattered electron mode generates a chemical composition contrast on a scale of 256 levels called gray levels ranging from white (255) to black (0).
La fraction volumique des phases d’intermétalliques Fe2Nb et Fe3Nb3X est déterminée par analyse d’image, par exemple à l’aide du logiciel Image J, à partir des images ainsi obtenues. The volume fraction of the Fe 2 Nb and Fe 3 Nb 3 X intermetallic phases is determined by image analysis, for example using Image J software, from the images thus obtained.
Dans un premier temps, on traite les images obtenues par une méthode de seuillage de manière à ne garder que les précipités les plus blancs correspondant aux phases intermétalliques Fe2Nb et Fe3Nb3X. En effet, en mode électrons rétrodiffusés, les précipités riches en niobium et en fer, du fait de leur numéro atomique, apparaissent comme les composés les plus clairs sur les images. Par conséquent, les phases intermétalliques Fe2Nb et Fe3Nb3X sont distinguées des carbonitrures de niobium et titane dans les images obtenues par contraste chimique et apparaissent plus claires. Au cours de cette étape de seuillage, pour chaque image, le seuil est choisi de sorte à distinguer les précipités intermétalliques Fe2Nb et Fe3Nb3X du reste de l’image. Après seuillage, les précipités intermétalliques sont représentés en blanc dans une matrice noire. Firstly, we process the images obtained by a thresholding method so as to keep only the whitest precipitates corresponding to the intermetallic phases Fe 2 Nb and Fe 3 Nb 3 X. Indeed, in backscattered electron mode, the precipitates rich in niobium and iron, due to their atomic number, appear as the lightest compounds in the images. Therefore, the intermetallic phases Fe 2 Nb and Fe 3 Nb 3 During this thresholding step, for each image, the threshold is chosen so as to distinguish the intermetallic precipitates Fe 2 Nb and Fe 3 Nb 3 X from the rest of the image. After thresholding, the intermetallic precipitates are represented in white in a black matrix.
Un filtrage manuel des images est ensuite réalisé pour éliminer les artefacts tels que les trous ou les impuretés. Manual filtering of the images is then carried out to eliminate artifacts such as holes or impurities.
On détermine ensuite la fraction surfacique de phases intermétalliques Fe2Nb et Fe3Nb3X à partir de cette image seuillée et filtrée. Dans ce contexte, il est admis que la fraction volumique est égale à la fraction surfacique. On obtient donc ainsi la fraction volumique de phases intermétalliques Fe2Nb et Fe3Nb3X. Par ailleurs, on réalise des mesures du rapport Fe/Nb par spectroscopie à dispersion d'énergie (EDS) dans chacune des images. Ce rapport étant différent dans chacune de ces phases intermétalliques, il permet de distinguer entre intermétallique cubique Fe3Nb3X et hexagonal Fe2Nb, et ainsi de déterminer la fraction volumique de phases de Laves Fe2Nb à partir de la fraction volumique totale de phases intermétalliques Fe2Nb et Fe3Nb3X. We then determine the surface fraction of intermetallic phases Fe 2 Nb and Fe 3 Nb 3 X from this thresholded and filtered image. In this context, it is accepted that the volume fraction is equal to the surface fraction. We therefore obtain the volume fraction of intermetallic phases Fe 2 Nb and Fe 3 Nb 3 X. Furthermore, measurements of the Fe/Nb ratio are carried out by energy dispersive spectroscopy (EDS) in each of the images. This ratio being different in each of these intermetallic phases, it makes it possible to distinguish between cubic intermetallic Fe 3 Nb 3 of intermetallic phases Fe 2 Nb and Fe 3 Nb 3 X.
Dans la tôle laminée à froid et recuite, le niobium est majoritairement en solution solide. Notamment, la teneur massique en Nb en solution solide dans la tôle laminée à froid et recuite à l’état de livraison est d’au moins 0,3%. In cold-rolled and annealed sheet metal, niobium is mainly in solid solution. In particular, the mass content of Nb in solid solution in the cold-rolled and annealed sheet in the delivered state is at least 0.3%.
La tôle selon l’invention est en outre caractérisée en ce que, lorsqu’elle est soumise à un traitement thermique à une température comprise entre 650°C et 1000°C pendant un temps supérieur ou égal à 30 minutes, la structure de la tôle comprend, outre les carbonitrures de titane et de niobium mentionnés ci-dessus, une précipitation homogène et intergranulaire de composés Fe2Nb de structure hexagonale (phases de Laves). La structure de la tôle soumise à un tel traitement thermique peut en outre comprendre une précipitation intraganulaire de composés Fe2Nb, qui diminue cependant lorsque la durée du traitement thermique augmente. The sheet according to the invention is further characterized in that, when it is subjected to heat treatment at a temperature between 650°C and 1000°C for a time greater than or equal to 30 minutes, the structure of the sheet comprises, in addition to the carbonitrides of titanium and niobium mentioned above, a homogeneous and intergranular precipitation of Fe 2 Nb compounds with a hexagonal structure (Laves phases). The structure of the sheet subjected to such heat treatment may further include an intraganular precipitation of Fe 2 Nb compounds, which, however, decreases as the duration of the heat treatment increases.
En particulier, à l’issue d’un traitement thermique de vieillissement sous air à une température de 850°C pendant une durée de 1000 heures, la fraction volumique de phases de Laves Fe2Nb dans la tôle est d’au moins 0,8%. Par ailleurs, ces phases de Laves Fe2Nb sont très majoritairement intergranulaires. In particular, at the end of an aging heat treatment in air at a temperature of 850°C for a period of 1000 hours, the volume fraction of Fe 2 Nb Laves phases in the sheet is at least 0, 8%. Furthermore, these phases of Fe 2 Nb lavas are predominantly intergranular.
Le traitement thermique de vieillissement sous air à une température de 850°C pendant une durée de 1000 heures est considéré comme représentatif des conditions d’utilisation de l’acier et est généralement utilisé pour la qualification des aciers. The aging heat treatment in air at a temperature of 850°C for a period of 1000 hours is considered representative of the conditions of use of steel and is generally used for the qualification of steels.
Selon l’invention, les précipités Fe2Nb sont très majoritaires parmi les précipités intergranulaires. Comme mentionné ci-dessus, ces précipités ont l'intérêt de capturer une partie du silicium pour en réduire la teneur dans la solution solide, alors moins susceptible de ségréger à l’interface métal-oxyde. According to the invention, the Fe 2 Nb precipitates are the majority among the intergranular precipitates. As mentioned above, these precipitates have the advantage of capturing part of the silicon to reduce its content in the solid solution, which is then less likely to segregate at the metal-oxide interface.
En particulier, après un tel traitement thermique, la fraction volumique de précipités Fe3Nb3X reste inférieure à 0,05%. In particular, after such heat treatment, the volume fraction of Fe 3 Nb 3 X precipitates remains less than 0.05%.
De plus, conjointement avec la taille de grain, la nature et la répartition de ces précipités Fe2Nb sont très favorables pour résister au fluage jusqu’à 1000°C. Furthermore, together with the grain size, the nature and distribution of these Fe 2 Nb precipitates are very favorable for resisting creep up to 1000°C.
En raison de la formation des précipités Fe2Nb, la ségrégation de silice à l’interface métal-oxyde est très limitée par rapport aux aciers de l’art antérieur. En particulier, après un tel traitement de vieillissement sous air à une température de 850°C pendant 1000 heures, la fraction surfacique de la ségrégation de silice à l’interface métal-oxyde reste limitée. Due to the formation of Fe 2 Nb precipitates, the segregation of silica at the metal-oxide interface is very limited compared to the steels of the prior art. In particular, after such an aging treatment in air at a temperature of 850° C. for 1000 hours, the surface fraction of silica segregation at the metal-oxide interface remains limited.
Notamment, à l’issue d’un tel traitement de vieillissement, comme illustré sur la Figure 1 , la tôle comprend, sur chacune de ses faces, une couche d’oxydes 2 au-dessus du métal de base 1. La couche d’oxydes 2 comprend une couche interne 4 d’oxyde de chrome Cr2O3 (chromine) et une couche externe 5 d’oxyde de chrome riche en manganèse et pouvant contenir du fer de type spinelle (Mn,Fe)Cr2O4. In particular, at the end of such an aging treatment, as illustrated in Figure 1, the sheet comprises, on each of its faces, a layer of oxides 2 above the base metal 1. The layer of oxides 2 comprises an internal layer 4 of chromium oxide Cr 2 O3 (chromine) and an external layer 5 of chromium oxide rich in manganese and which may contain spinel type iron (Mn, Fe) Cr 2 O4.
A l’interface entre la couche d’oxydes 2 et l’acier de la tôle, aussi appelé métal de base 1 , la tôle comprend des précipités d’oxyde de silicium 3 ou silice. Dans les tôles selon l’invention, après un tel traitement de vieillissement, la fraction surfacique des précipités de silice à cette interface métal-oxyde est inférieure ou égale à 0,35, ce qui signifie que la silice couvre au plus 35% de l’interface métal-oxyde. La conductivité électrique de la silice, de l’ordre de 10-6 S.cm-1 à 850°C, est 10 000 fois plus faible que celle de la chromine, de l’ordre de 10-2 S.cm-1 à 850°C, et son coefficient de dilatation thermique est 10 fois plus faible que ceux de la chromine, du métal de base et de la zircone, qui compose l’électrolyte de la cellule électrochimique. Cette fraction surfacique de silice à l’interface métal-oxyde est directement reliée à la résistivité, à la résistance spécifique surfacique et à la conductivité de l’interface métal-oxyde. Ainsi, lorsque la fraction surfacique de silice à l’interface est égale à 35%, la conductivité électrique de l’interface est réduite de 35% par rapport à une configuration sans silice, passant de 10-2 S.cm-1 en l’absence de silice à 6,5.10-3 S.cm-1 ou la résistivité de l’interface se trouve augmentée d’environ 50%, passant de 100 Q.cm à 150 Q.cm. Par ailleurs, la résistance surfacique spécifique de l’interface, égale à la résistivité multipliée par l’épaisseur du film de silice, est augmentée de manière équivalente. At the interface between the oxide layer 2 and the steel of the sheet, also called base metal 1, the sheet includes precipitates of silicon oxide 3 or silica. In the sheets according to the invention, after such an aging treatment, the surface fraction of the silica precipitates at this metal-oxide interface is less than or equal to 0.35, which means that the silica covers at most 35% of the metal-oxide interface. The electrical conductivity of silica, of the order of 10 -6 S.cm -1 at 850°C, is 10,000 times lower than that of chromine, of the order of 10 -2 S.cm -1 at 850°C, and its coefficient of thermal expansion is 10 times lower than those of chromine, the base metal and zirconia, which makes up the electrolyte of the electrochemical cell. This surface fraction of silica at the metal-oxide interface is directly related to the resistivity, the specific surface resistance and the conductivity of the metal-oxide interface. Thus, when the surface fraction of silica at the interface is equal to 35%, the electrical conductivity of the interface is reduced by 35% compared to a configuration without silica, going from 10 -2 S.cm -1 in l The absence of silica at 6.5.10 -3 S.cm -1 where the resistivity of the interface is increased by approximately 50%, going from 100 Q.cm to 150 Q.cm. Furthermore, the specific surface resistance of the interface, equal to the resistivity multiplied by the thickness of the silica film, is increased equivalently.
La fraction surfacique de la ségrégation d’oxydes de silicium 3 peut être déterminée à partir d’une image d’une coupe transversale d’un échantillon, dans une direction orthogonale à la direction de laminage, obtenue par microscope électronique à balayage avec un grossissement de x10 000 en mode électrons rétrodiffusés. The surface fraction of the segregation of silicon oxides 3 can be determined from an image of a cross section of a sample, in a direction orthogonal to the rolling direction, obtained by scanning electron microscope with magnification of x10,000 in backscattered electron mode.
Les bords horizontaux de l’image sont parallèles à la surface de la tôle. La longueur L de la coupe transversale observée, dans un plan transversal à la tôle, est égale à 12 pm. The horizontal edges of the image are parallel to the surface of the sheet metal. The length L of the observed cross section, in a plane transverse to the sheet, is equal to 12 pm.
Le mode électrons rétrodiffusés génère un contraste de composition chimique sur une échelle de 256 niveaux dits niveaux de gris allant du blanc (255) au noir (0). Dans les images obtenues, la silice, par sa composition et le numéro atomique des éléments la constituant, apparait comme la phase la plus sombre par contraste avec le métal de base qui apparait très clair et l’oxyde de chrome de nuance de gris intermédiaire. The backscattered electron mode generates a chemical composition contrast on a scale of 256 levels called gray levels ranging from white (255) to black (0). In the images obtained, silica, by its composition and the atomic number of the elements constituent, appears as the darkest phase in contrast with the base metal which appears very light and the chromium oxide with an intermediate shade of gray.
L’image ainsi obtenue correspond à l’image notée (a) sur la Figure 2. The image thus obtained corresponds to the image noted (a) in Figure 2.
Cette image est ensuite analysée au moyen d’un logiciel d’analyse d’images, par exemple au moyen du logiciel Image J. This image is then analyzed using image analysis software, for example using Image J software.
Plus particulièrement, l’image est, dans un premier temps, transformée par le logiciel d’analyse d’image via un traitement automatisé afin d’augmenter le contraste entre les éléments de l’image : le métal de base 1 , la couche d’oxydes 2 et les ségrégations d’oxydes de silicium 3. L’objectif de cette étape est que toutes les images acquises aient un contraste identique et mettent en évidence les ségrégations d’oxydes de silicium 3 indépendamment de l’interface métal-oxyde observée et du métal oxydé analysé. A l’issue de ce traitement, on obtient l’image notée (b) de la Figure 2. More particularly, the image is, initially, transformed by the image analysis software via automated processing in order to increase the contrast between the elements of the image: the base metal 1, the layer d oxides 2 and the segregations of silicon oxides 3. The objective of this step is that all the acquired images have an identical contrast and highlight the segregations of silicon oxides 3 independently of the metal-oxide interface observed and oxidized metal analyzed. At the end of this processing, we obtain the image noted (b) in Figure 2.
L’image est ensuite seuillée de manière à distinguer les ségrégations d’oxydes de silicium 3 du reste de l’image. Ainsi, on ne garde que deux niveaux, noir pour les ségrégations d’oxydes de silicium 3 et blanc pour le reste de l’image, en fixant un seuil adapté pour distinguer les ségrégations d’oxydes de silicium 3. A titre d’exemple, le seuil est choisi égal à 70, les pixels de niveau de gris supérieur à 70 étant représentés en blanc 255 et les pixels de niveau de gris inférieur ou égal à 70 étant représentés en noir. Ensuite, les artefacts éventuels sont filtrés et la qualité de traitement de chaque image est vérifiée manuellement. The image is then thresholded so as to distinguish the silicon oxide 3 segregations from the rest of the image. Thus, we only keep two levels, black for the segregations of silicon oxides 3 and white for the rest of the image, by setting a threshold adapted to distinguish the segregations of silicon oxides 3. As an example , the threshold is chosen equal to 70, pixels with a gray level greater than 70 being represented in white 255 and pixels with a gray level less than or equal to 70 being represented in black. Then, possible artifacts are filtered and the processing quality of each image is checked manually.
On détermine alors, à partir de cette image, la somme des longueurs projetées Li, sur un axe longitudinal, des régions de l’interface dans lesquelles les précipités d’oxydes de silicium 3 sont présents dans ce champ de mesure, comme illustré sur l’image (c) de la Figure 2. We then determine, from this image, the sum of the projected lengths Li, on a longitudinal axis, of the regions of the interface in which the silicon oxide precipitates 3 are present in this measurement field, as illustrated on the Image (c) of Figure 2.
La fraction surfacique est alors calculée comme le rapport entre la somme des longueurs projetées et la longueur L du champ de mesure Z Li/L. Dans l’exemple illustré sur la Figure 2, la fraction surfacique est égale à 77%. The surface fraction is then calculated as the ratio between the sum of the projected lengths and the length L of the measurement field Z Li/L. In the example illustrated in Figure 2, the surface fraction is equal to 77%.
Selon l’invention, après traitement thermique sous air à 850°C pendant 1000 heures, ce rapport Z Li/L reste inférieur ou égal à 0,35, i.e. 35%. According to the invention, after heat treatment in air at 850°C for 1000 hours, this Z Li/L ratio remains less than or equal to 0.35, i.e. 35%.
Par ailleurs, compte tenu de la teneur en chrome de l’acier selon l’invention, l’épaisseur totale de la couche d’oxydes 2 reste généralement inférieure ou égale à 10 pm après un tel traitement thermique. Furthermore, taking into account the chromium content of the steel according to the invention, the total thickness of the oxide layer 2 generally remains less than or equal to 10 μm after such heat treatment.
La tôle selon l’invention peut notamment être obtenue par le procédé suivant :The sheet metal according to the invention can in particular be obtained by the following process:
- on élabore un acier ayant la composition précédente ; - a steel having the previous composition is produced;
- on procède à la coulée d’un demi-produit à partir de cet acier ; - on porte le demi-produit à une température supérieure ou égale à 1150°C et inférieure ou égale à 1260°C pendant une durée comprise entre 40 minutes et 60 minutes, et on lamine à chaud le demi-produit pour obtenir une tôle laminée à chaud d’épaisseur comprise entre 2,5 mm et 6 mm ; - we proceed to the casting of a semi-product from this steel; - the semi-finished product is brought to a temperature greater than or equal to 1150°C and less than or equal to 1260°C for a period of between 40 minutes and 60 minutes, and the semi-finished product is hot rolled to obtain a rolled sheet hot with a thickness between 2.5 mm and 6 mm;
- on recuit la tôle laminée à chaud, par exemple à une température comprise entre 1000°C et 1100°C pendant une durée de 30 secondes à 6 minutes ; - the hot-rolled sheet is annealed, for example at a temperature between 1000°C and 1100°C for a period of 30 seconds to 6 minutes;
- on décape la tôle laminée à chaud et recuite ; - the hot-rolled and annealed sheet is stripped;
- on lamine à froid ladite tôle laminée à chaud, à une température comprise entre l’ambiante et 300°C, en une étape unique ou en plusieurs étapes, la tôle étant recuite et décapée à la suite de chaque étape. Il doit être entendu que, par le terme d’ « étape », on désigne ici un laminage à froid comportant soit une passe unique, soit une succession de plusieurs passes (par exemple cinq passes) qui ne sont séparées par aucun recuit intermédiaire ; on peut envisager, par exemple, une séquence de laminage à froid comportant une première série de cinq passes, puis un recuit intermédiaire, puis une deuxième séquence de cinq passes ; typiquement, les recuits intermédiaires séparant les étapes sont exécutés entre 950°C et 1100°C pendant 30 secondes à 6 minutes ; - said hot-rolled sheet is cold rolled, at a temperature between ambient and 300°C, in a single step or in several steps, the sheet being annealed and pickled following each step. It should be understood that, by the term "stage", we designate here cold rolling comprising either a single pass, or a succession of several passes (for example five passes) which are not separated by any intermediate annealing; we can envisage, for example, a cold rolling sequence comprising a first series of five passes, then an intermediate annealing, then a second sequence of five passes; typically, the intermediate anneals separating the stages are carried out between 950°C and 1100°C for 30 seconds to 6 minutes;
- on exécute un recuit final de la tôle laminée à froid, à une température comprise entre 1000°C et 1100°C, de préférence entre 1050°C et 1090°C, et pendant une durée comprise entre 10 secondes et 6 minutes, pour obtenir une structure complètement recristallisée avec une taille de grain moyenne ASTM de préférence comprise entre 4 et 7 si la tôle est d’épaisseur comprise entre 1 ,2 mm et 2,5 mm et de préférence comprise entre 4 et 9 si la tôle est d’épaisseur supérieure ou égale à 0,1 mm et inférieure à 1 ,2 mm. Ce traitement thermique permet la mise en solution solide du niobium. - a final annealing of the cold-rolled sheet is carried out, at a temperature between 1000°C and 1100°C, preferably between 1050°C and 1090°C, and for a period of between 10 seconds and 6 minutes, for obtain a completely recrystallized structure with an ASTM average grain size preferably between 4 and 7 if the sheet has a thickness of between 1.2 mm and 2.5 mm and preferably between 4 and 9 if the sheet is thick. thickness greater than or equal to 0.1 mm and less than 1.2 mm. This heat treatment allows the niobium to be put into solid solution.
La fraction volumique de phases de Laves, i.e. de composés Fe2Nb de structure hexagonale, dans la structure de la tôle est très faible et inférieure à 0,2% à l’état de livraison, i.e. après ce recuit final. The volume fraction of Laves phases, ie of Fe 2 Nb compounds with a hexagonal structure, in the structure of the sheet is very low and less than 0.2% in the delivered state, ie after this final annealing.
On va à présent décrire une série d’expériences démontrant l’intérêt de l’invention. On a étudié des coulées de laboratoire dont les analyses chimiques sont données dans le tableau 1 .
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We will now describe a series of experiments demonstrating the interest of the invention. Laboratory castings were studied, the chemical analyzes of which are given in Table 1.
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Pour chacun des aciers du Tableau 1 , le reste est du fer, ainsi que des impuretés inévitables résultant de l’élaboration. For each of the steels in Table 1, the remainder is iron, as well as inevitable impurities resulting from production.
Les échantillons coulés ont été transformés selon le procédé suivant : The cast samples were transformed according to the following process:
- les demi-produits coulés ont été portés à une température de 1220°C pendant 40 minutes, et laminés à chaud pour obtenir une tôle d’épaisseur 5 mm; - the cast semi-finished products were heated to a temperature of 1220°C for 40 minutes, and hot rolled to obtain a 5 mm thick sheet;
- les tôles ont été recuites à 1080°C pendant 6 minutes et décapées ; - the sheets were annealed at 1080°C for 6 minutes and pickled;
-les tôles laminées à chaud ont été laminées à froid à température ambiante pour obtenir un tôle d’épaisseur 1,5 mm; -the hot-rolled sheets were cold-rolled at room temperature to obtain a sheet with a thickness of 1.5 mm;
- on a exécuté un recuit final sur les tôles à une température de 1080°C pendant 4 minutes. - a final annealing was carried out on the sheets at a temperature of 1080°C for 4 minutes.
On a déterminé la fraction volumique de phases de Laves, i.e. de composés Fe2Nb de structure hexagonale, dans la structure de chaque tôle dans l’état de livraison, c’est-à-dire à l’issue du recuit de la tôle laminée à froid. Dans le tableau 2, on a indiqué dans la colonne «Phases de Laves Fe2Nb à l’état de livraison» la fraction volumique de phases de Laves ainsi déterminée dans la tôle à l’état de livraison. We determined the volume fraction of Laves phases, ie of Fe 2 Nb compounds of hexagonal structure, in the structure of each sheet in the delivery state, that is to say at the end of the annealing of the sheet cold rolled. In Table 2, the volume fraction of Laves phases thus determined in the sheet metal in the delivered state is indicated in the column “Phases of Laves Fe 2 Nb in the delivered state”.
Les tôles ont ensuite été soumises à un traitement thermique à 850°C pendant une durée de 1000 heures. The sheets were then subjected to heat treatment at 850°C for a period of 1000 hours.
A la suite de ce traitement thermique, on a déterminé les précipités présents dans la structure. Dans le tableau 2 ci-dessous, dans la colonne «Phases de laves Fe2Nb après traitement à 850°C pendant 1000 heures », la fraction volumique de phases de Laves à l’issue de ce traitement thermique. Following this heat treatment, the precipitates present in the structure were determined. In table 2 below, in the column “Fe 2 Nb lava phases after treatment at 850°C for 1000 hours”, the volume fraction of lava phases at the end of this heat treatment.
On a également déterminé la fraction volumique de précipités intermétalliques Fe3Nb3X dans la tôle à l’issue de ce traitement thermique, et reporté cette fraction dans la colonne « Phases cubiques Fe3Nb3X après traitement à 850°C pendant 1000 heures » dans le tableau 2. We also determined the volume fraction of intermetallic precipitates Fe 3 Nb 3 hours” in Table 2.
On a ensuite déterminé pour chacune des tôles la fraction surfacique de la ségrégation d’oxydes de silicium 3 à partir d’une image obtenue par microscope électronique, comme décrit ci-dessus. La fraction surfacique ainsi déterminée et reportée dans la colonne « Fraction surfacique de silice après traitement à 850°C pendant 1000 heures » dans le tableau 2. We then determined for each of the sheets the surface fraction of the segregation of silicon oxides 3 from an image obtained by electron microscope, as described above. The surface fraction thus determined and reported in the column “Surface fraction of silica after treatment at 850°C for 1000 hours” in Table 2.
On a également déterminé la résilience de la bande à chaud, recuite et décapée obtenue à l’issue du laminage à chaud à 1220°C jusqu’à une épaisseur de 5 mm, par un essai de résilience sur éprouvette KCV à l’aide de l’essai Charpy en suivant la norme NF EN ISO 148-1 (version de mars 2017) au cours duquel on mesure l’énergie absorbée par l’éprouvette rompue par choc en flexion en fonction de la température (entre -10°C et 80°C). On considère que la bande est ductile si sa résilience est supérieure à 30 J/cm2 pour la température de 20°C (température la plus proche de la température ambiante).
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Tableau 2
The resilience of the hot, annealed and pickled strip obtained at the end of hot rolling at 1220°C up to a thickness of 5 mm was also determined by a resilience test on a KCV specimen using the Charpy test following the NF EN ISO 148-1 standard (March 2017 version) during which the energy absorbed by the specimen broken by bending impact as a function of temperature (between -10°C and 80°C). The strip is considered to be ductile if its resilience is greater than 30 J/cm 2 for a temperature of 20°C (temperature closest to ambient temperature).
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Table 2
Dans le Tableau 2, les essais comparatifs sont soulignés. In Table 2, the comparative tests are underlined.
On remarque que, pour les essais selon l’invention (E1 à E3), dans lesquels :We note that, for the tests according to the invention (E1 to E3), in which:
- les teneurs en niobium et en titane respectent les conditions décrites plus haut, à savoir : - the niobium and titanium contents comply with the conditions described above, namely:
- Nb compris entre 0,40% et 1 ,0% et 2xNb-7xC > 0,8%, et - Nb between 0.40% and 1.0% and 2xNb-7xC > 0.8%, and
- Ti compris entre 0,05% et 0,2%, et 0% ≤ Ti - 4xN ≤ 0,15%, et - Ti between 0.05% and 0.2%, and 0% ≤ Ti - 4xN ≤ 0.15%, and
- le rapport Mn/Si est supérieur à 1 ,2, et - the Mn/Si ratio is greater than 1.2, and
- la somme Ni+Cu+ Co est comprise entre 0 et 0,60%, la fraction volumique de précipités intermétalliques Fe2Nb à structure hexagonale est supérieure ou égale à 0,8% après traitement à 850°C pendant 1000 heures et la fraction surfacique d’oxyde de silicium 3 après traitement à 850°C pendant 1000 heures représente une fraction surfacique inférieure ou égale à 35%. - the sum Ni+Cu+ Co is between 0 and 0.60%, the volume fraction of Fe 2 Nb intermetallic precipitates with hexagonal structure is greater than or equal to 0.8% after treatment at 850°C for 1000 hours and the fraction surface fraction of silicon oxide 3 after treatment at 850°C for 1000 hours represents a surface fraction less than or equal to 35%.
Ainsi, on obtient des tôles présentant de bonnes performances en termes de conductivité électrique en conditions d’utilisation, et en particulier comparables à celles des aciers à très haut chrome. Thus, we obtain sheets with good performance in terms of electrical conductivity under conditions of use, and in particular comparable to those of very high chrome steels.
Au contraire, dans le cas des essais comparatifs E5 à E8, les teneurs en titane et/ou en niobium ne respectent pas les conditions ci-dessus. Dans ces essais, la fraction volumique de précipités intermétalliques Fe2Nb à structure hexagonale est inférieure à 0,8% après traitement à 850°C pendant 1000 heures. Le silicium est donc moins susceptible d’être piégé par les phases de Laves Fe2Nb et de limiter la ségrégation de silice même lorsque le silicium est inférieur à 0,2% comme dans l’alliage K5. Par ailleurs, dans ces essais comparatifs, le rapport Mn/Si ne respecte pas la condition ci-dessus. On remarque que, dans ces essais, la fraction surfacique d’oxyde de silicium 3 après traitement à 850°C pendant 1000 heures représente une fraction surfacique supérieure à 35%, ce qui conduit à des performances dégradées en termes de conductivité électrique, avec une résistivité de l’interface augmentée de plus de 50%. On the contrary, in the case of comparative tests E5 to E8, the titanium and/or niobium contents do not comply with the above conditions. In these tests, the volume fraction of Fe 2 Nb intermetallic precipitates with hexagonal structure is less than 0.8% after treatment at 850°C for 1000 hours. Silicon is therefore less likely to be trapped by the Laves Fe 2 Nb phases and to limit silica segregation even when the silicon is less than 0.2% as in the K5 alloy. Furthermore, in these comparative tests, the Mn/Si ratio does not comply with the above condition. We note that, in these tests, the surface fraction of silicon oxide 3 after treatment at 850°C for 1000 hours represents a surface fraction greater than 35%, which leads to degraded performance in terms of electrical conductivity, with a interface resistivity increased by more than 50%.
De plus, dans les essais E1 à E3, la bande à chaud est ductile, puisqu’elle présente une résilience supérieure à 30 J/cm2. Au contraire, dans le cas des essais comparatifs E4 et E5, dans lequel l’acier présente une teneur en molybdène supérieure aux bornes décrites dans le cadre de l’invention, la bande à chaud obtenue n’est pas ductile, puisqu’elle présente une résilience inférieure à 30 J/cm2. Furthermore, in tests E1 to E3, the hot strip is ductile, since it has a resilience greater than 30 J/cm 2 . On the contrary, in the case of comparative tests E4 and E5, in which the steel has a molybdenum content greater than the limits described in the context of the invention, the hot strip obtained is not ductile, since it presents a resilience of less than 30 J/cm 2 .
Comme cela a été expliqué plus haut, selon un aspect optionnel : As explained above, according to an optional aspect:
- la taille moyenne des grains de l’acier est comprise entre 30 micromètres et 80 micromètres, c’est-à-dire d’indice ASTM compris entre 4 et 7, lorsque l’épaisseur de la tôle laminée à froid et recuite est comprise entre 1 ,2 mm et 2,5 mm ; et - the average grain size of the steel is between 30 micrometers and 80 micrometers, that is to say with an ASTM index between 4 and 7, when the thickness of the cold-rolled and annealed sheet is between between 1.2 mm and 2.5 mm; And
- la taille moyenne des grains de l’acier est comprise entre 15 micromètres et 80 micromètres, c’est-à-dire d’indice ASTM compris entre 4 et 9, lorsque l’épaisseur de la tôle laminée à froid et recuite est supérieure ou égale à 0,1 mm et inférieure à 1 ,2 mm. - the average grain size of the steel is between 15 micrometers and 80 micrometers, that is to say with an ASTM index between 4 and 9, when the thickness of the cold-rolled and annealed sheet is greater or equal to 0.1 mm and less than 1.2 mm.
Afin de confirmer l’effet technique de cette propriété optionnelle, les inventeurs ont soumis des tôles présentant des compositions selon l’invention à un essai de fluage sous leur propre poids à 850°C pendant 200 heures. In order to confirm the technical effect of this optional property, the inventors subjected sheets having compositions according to the invention to a creep test under their own weight at 850°C for 200 hours.
Ces tôles ont été obtenues, à partir des tôles laminées à chaud et décapées obtenues par le procédé décrit plus haut, par laminage à froid à température ambiante jusqu’à une épaisseur finale, reportée dans le tableau 3 pour chaque essai, suivi d’un recuit final dans des conditions de recuit reportées dans le tableau 3. Les tôles sont ensuite décapées et les tailles de grain mesurées par la méthode de l’intercepte circulaire telle que décrite dans la norme ASTM E112. Le tableau 3 précise également la taille de grain moyenne pour chaque essai. These sheets were obtained, from hot-rolled and pickled sheets obtained by the process described above, by cold rolling at room temperature to a final thickness, reported in Table 3 for each test, followed by a final annealing under annealing conditions reported in Table 3. The sheets are then pickled and the grain sizes measured by the circular intercept method as described in ASTM E112. Table 3 also specifies the average grain size for each test.
Le fluage a été mesuré au moyen d’un essai de fluage appelé « Sag Test ». L’essai Sag Test n’est pas normalisé mais est utilisé pour caractériser le fluage. Cet essai est décrit dans l’article Faria, Geraldo Lucio de; Melo, Denilson Pereira de; Moreira, Paulo Sérgio. UTILIZAÇÀO DA METODOLOGIA SAG TEST PARA AVALIAR O COMPORT AMENTO EM FLUÊNCIA DOS AÇOS INOXIDÀVEIS AISI 321 E AISI 441 , p. 34-44. In: 75° Congresso Anual da ABM, Sâo Paulo, 2022. ISSN: 2594-5327, DOI 10.5151/2594-5327-34135. Creep was measured using a creep test called “Sag Test”. The Sag Test is not standardized but is used to characterize creep. This essay is described in the article Faria, Geraldo Lucio de; Melo, Denilson Pereira of; Moreira, Paulo Sérgio. UTILIZAÇÀO DA METODOLOGIA SAG TEST PARA AVALIAR O COMPORT AMENTO EM FLUÊNCIA DOS AÇOS INOXIDÀVEIS AISI 321 E AISI 441, p. 34-44. In: 75° Congresso Anual da ABM, Sâo Paulo, 2022. ISSN: 2594-5327, DOI 10.5151/2594-5327-34135.
Pour l’essai de fluage, on découpe, à partir des tôles dans l’état de livraison (laminées à froid, recuites et décapées), des bandes de métal de longueur 205 mm prélevées dans le sens de laminage, de largeur 25 mm et d’épaisseur correspondant à l’épaisseur finale de la bande (1 ,5 mm ou 0,5 mm selon l’essai considéré). For the creep test, metal strips of length 205 mm taken in the rolling direction, width 25 mm and thickness corresponding to the final thickness of the strip (1.5 mm or 0.5 mm depending on the test considered).
Ces bandes planes sont ensuite suspendues dans le four à 850°C sur deux appuis d’entrefer 200 mm pendant une durée déterminée. Des mesures de flèches, qui caractérisent la déformation par fluage, sont effectuées régulièrement à 1 heure, 25 heures, 50 heures, 100 heures et 200 heures. La mesure de la flèche de l’éprouvette se fait à température ambiante sur une surface plane, typiquement un marbre, à l’aide d’un comparateur de précision et de résolution inférieures à 0,05 mm. Pour chaque essai, on a testé trois éprouvettes. These flat strips are then suspended in the oven at 850°C on two 200 mm air gap supports for a determined period. Deflection measurements, which characterize creep deformation, are carried out regularly at 1 hour, 25 hours, 50 hours, 100 hours and 200 hours. The deflection of the specimen is measured at room temperature on a flat surface, typically a marble, using a comparator with a precision and resolution of less than 0.05 mm. For each test, three test pieces were tested.
On a reporté dans le tableau 3 ci-dessous les valeurs moyennes de la flèche de l’éprouvette après 200 heures d’exposition.
Figure imgf000024_0001
The average values of the deflection of the test piece after 200 hours of exposure are reported in Table 3 below.
Figure imgf000024_0001
Tableau 3 Table 3
Ces essais démontrent qu’une taille de grain inférieure à 30 pm pour les tôles d’épaisseur 1 ,5 mm dégrade les propriétés de fluage. En effet, une flèche supérieure à 3 mm est observée après 200 heures à 850°C. De même, une taille moyenne de grain inférieure à 15 m pour les tôles d’épaisseur 0,5 mm dégrade les propriétés de fluage. En effet, une flèche supérieure à 9 mm est observée après 200 heures à 850°C. These tests demonstrate that a grain size less than 30 μm for sheets with a thickness of 1.5 mm degrades the creep properties. Indeed, a deflection greater than 3 mm is observed after 200 hours at 850°C. Likewise, an average grain size less than 15 m for sheets with a thickness of 0.5 mm degrades the creep properties. Indeed, a deflection greater than 9 mm is observed after 200 hours at 850°C.
Le mode de réalisation dans lequel la taille moyenne de grains respecte les conditions précisées plus haut est donc particulièrement avantageux en termes de tenue au fluage. The embodiment in which the average grain size complies with the conditions specified above is therefore particularly advantageous in terms of creep resistance.

Claims

REVENDICATIONS
1. Tôle d’acier inoxydable ferritique, dont la composition comprend, les teneurs étant exprimées en poids : 1. Ferritic stainless steel sheet, the composition of which includes, the contents being expressed by weight:
C ≤ 0,03% 0,25% ≤ Mn ≤ 1%, de préférence 0,3% ≤ Mn ≤ 0,5% 0% ≤ Si ≤ 0,20%, de préférence Si ≤ 0,15% avec Mn/Si > 1 ,2 C ≤ 0.03% 0.25% ≤ Mn ≤ 1%, preferably 0.3% ≤ Mn ≤ 0.5% 0% ≤ Si ≤ 0.20%, preferably Si ≤ 0.15% with Mn/ If > 1.2
S ≤ 0,005% P ≤ 0,04% S ≤ 0.005% P ≤ 0.04%
19,0% ≤ Cr ≤ 24,0% Ni ≤ 0,5% 19.0% ≤ Cr ≤ 24.0% Ni ≤ 0.5%
Mo ≤ 0,10% N ≤ 0,03% Mo ≤ 0.10% N ≤ 0.03%
Cu ≤ 0,20% 0,40% ≤ Nb ≤ 1,0% Cu ≤ 0.20% 0.40% ≤ Nb ≤ 1.0%
0,05% ≤ Ti ≤ 0,2%, de préférence 0,05% ≤ Ti ≤ 0,15% 0.05% ≤ Ti ≤ 0.2%, preferably 0.05% ≤ Ti ≤ 0.15%
Zr ≤ 0,02% Zr ≤ 0.02%
Al ≤ 0,02% Al ≤ 0.02%
V ≤ 0,2% Co ≤ 0,05% Sn ≤ 0,05%, V ≤ 0.2% Co ≤ 0.05% Sn ≤ 0.05%,
T erres rares ≤ 800 ppm étant entendu que : Rare earths ≤ 800 ppm provided that:
V + Zr +AI ≤ 0,2% Ti + V + Zr +AI ≤ 0,30% V + Zr +AI ≤ 0.2% Ti + V + Zr +AI ≤ 0.30%
Ti + Nb ≤ 1 .0% Ti + Nb ≤ 1.0%
Ni + Cu + Co s 0,60% 2xNb-7xC > 0,8% 0% ≤ Ti - 4xN ≤ 0,15% 0,2 ppm ≤ Ca ≤ 20 ppm Ni + Cu + Co s 0.60% 2xNb-7xC > 0.8% 0% ≤ Ti - 4xN ≤ 0.15% 0.2 ppm ≤ Ca ≤ 20 ppm
1 ppm ≤ O ≤ 60 ppm le reste de la composition étant constitué de fer et d'impuretés inévitables résultant de l’élaboration, la tôle étant une tôle recuite et décapée, la tôle comprenant une fraction volumique de phases de Laves Fe2Nb inférieure à 0,2%. 1 ppm ≤ O ≤ 60 ppm the rest of the composition being made up of iron and inevitable impurities resulting from the preparation, the sheet being an annealed and pickled sheet, the sheet comprising a volume fraction of phases of Laves Fe 2 Nb less than 0.2%.
2. Tôle d’acier inoxydable ferritique selon la revendication 1 , dans laquelle : 2. Ferritic stainless steel sheet according to claim 1, in which:
50 ppm ≤ Terres rares ≤ 800 ppm. 50 ppm ≤ Rare earths ≤ 800 ppm.
3. Tôle d’acier inoxydable ferritique selon l’une des revendications 1 ou 2, dans laquelle : 3. Ferritic stainless steel sheet according to one of claims 1 or 2, in which:
Nb - 10x(C+N) > 0%. Nb - 10x(C+N) > 0%.
4. Tôle d’acier inoxydable ferritique selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la tôle a une épaisseur comprise entre 0,1 mm et 2,5 mm. 4. Ferritic stainless steel sheet according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the sheet has a thickness of between 0.1 mm and 2.5 mm.
5. Tôle d’acier inoxydable ferritique selon la revendication 4, caractérisée en ce que la tôle présente une taille moyenne de grain comprise entre 30 micromètres et 80 micromètres lorsque la tôle a une épaisseur comprise entre 1 ,2 mm et 2,5 mm et une taille moyenne de grain comprise entre 15 micromètres et 80 micromètres lorsque la tôle a une épaisseur supérieure ou égale à 0,1 mm et inférieure à 1 ,2 mm. 5. Ferritic stainless steel sheet according to claim 4, characterized in that the sheet has an average grain size of between 30 micrometers and 80 micrometers when the sheet has a thickness of between 1.2 mm and 2.5 mm and an average grain size of between 15 micrometers and 80 micrometers when the sheet metal has a thickness greater than or equal to 0.1 mm and less than 1.2 mm.
6. Tôle d’acier inoxydable ferritique selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la tôle est une tôle laminée à froid et recuite. 6. Ferritic stainless steel sheet according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the sheet is a cold-rolled and annealed sheet.
7. Tôle d’acier inoxydable ferritique selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que, lorsqu’elle est soumise à un traitement thermique à une température de 850°C pendant une durée de 1000 heures, la tôle comprend une fraction volumique de phases de Laves Fe2Nb supérieure ou égale à 0,8 %. 7. Ferritic stainless steel sheet according to any one of claims 1 to 6, characterized in that, when subjected to heat treatment at a temperature of 850°C for a period of 1000 hours, the sheet comprises a volume fraction of Fe 2 Nb Laves phases greater than or equal to 0.8%.
8. Tôle d’acier inoxydable ferritique selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que, lorsqu’elle est soumise à un traitement thermique à une température de 850°C pendant une durée de 1000 heures, la tôle comprend une fraction volumique de phases Fe3Nb3X inférieure à 0,05 %. 8. Ferritic stainless steel sheet according to any one of claims 1 to 7, characterized in that, when subjected to heat treatment at a temperature of 850°C for a period of 1000 hours, the sheet comprises a volume fraction of Fe 3 Nb 3 X phases less than 0.05%.
9. Tôle d’acier inoxydable ferritique selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que, lorsqu’elle est soumise à un traitement thermique à une température de 850°C pendant une durée de 1000 heures, la tôle comprend, sur chacune de ses faces, une couche d’oxydes (2) et, à l’interface entre l’acier de la tôle et la couche d’oxydes (2), des précipités d’oxyde de silicium (3), tels que la fraction surfacique des précipités d’oxyde de silicium (3) à l’interface entre l’acier de la tôle et la couche d’oxydes (2) est inférieure ou égale à 0,35. 9. Ferritic stainless steel sheet according to any one of claims 1 to 8, characterized in that, when subjected to heat treatment at a temperature of 850°C for a period of 1000 hours, the sheet comprises , on each of its faces, a layer of oxides (2) and, at the interface between the steel of the sheet and the layer of oxides (2), precipitates of silicon oxide (3), such that the surface fraction of the silicon oxide precipitates (3) at the interface between the steel of the sheet and the oxide layer (2) is less than or equal to 0.35.
10. Tôle d’acier inoxydable ferritique selon la revendication 9, caractérisée en ce que la couche d’oxydes (2) a une épaisseur inférieure ou égale à 10 pm. 10. Ferritic stainless steel sheet according to claim 9, characterized in that the oxide layer (2) has a thickness less than or equal to 10 pm.
11. Procédé de fabrication d’une tôle d’acier inoxydable ferritique caractérisé en ce que : 11. Process for manufacturing a ferritic stainless steel sheet characterized in that:
- on élabore un acier ayant la composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 ; - a steel is produced having the composition according to any one of claims 1 to 3;
- on procède à la coulée d’un demi-produit à partir de cet acier ; - we proceed to the casting of a semi-product from this steel;
- on porte le demi-produit à une température supérieure ou égale à 1150°C et inférieure ou égale à 1260°C pendant une durée comprise entre 40 minutes et 60 minutes et on lamine à chaud le demi-produit pour obtenir une tôle laminée à chaud d’épaisseur comprise entre 2,5 mm et 6 mm ; - the semi-finished product is brought to a temperature greater than or equal to 1150°C and less than or equal to 1260°C for a period of between 40 minutes and 60 minutes and the semi-finished product is hot rolled to obtain a hot-rolled sheet hot with a thickness between 2.5 mm and 6 mm;
- on recuit la tôle laminée à chaud, - the hot rolled sheet is annealed,
- on décape la tôle laminée à chaud et recuite, - the hot-rolled and annealed sheet is stripped,
- on lamine à froid ladite tôle laminée à chaud, à une température comprise entre l’ambiante et 300°C, en une étape unique ou en plusieurs étapes séparées par des recuits intermédiaires ; - said hot-rolled sheet is cold rolled, at a temperature between ambient and 300°C, in a single step or in several steps separated by intermediate annealing;
- on exécute un recuit final de la tôle laminée à froid, à une température comprise entre 1000°C et 1100°C et pendant une durée comprise entre 10 secondes et 6 minutes pour obtenir une structure complètement recristallisée. - a final annealing of the cold-rolled sheet is carried out, at a temperature between 1000°C and 1100°C and for a period of between 10 seconds and 6 minutes to obtain a completely recrystallized structure.
12. Procédé selon la revendication 11 , caractérisé en ce que le recuit de la tôle laminée à chaud est effectué à une température comprise entre 1000°C et 1100°C, pendant une durée de 30 secondes à 6 minutes. 12. Method according to claim 11, characterized in that the annealing of the hot-rolled sheet is carried out at a temperature between 1000°C and 1100°C, for a period of 30 seconds to 6 minutes.
13. Procédé selon l’une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que le ou les recuits intermédiaires sont effectués à une température comprise entre 950°C et 1100°C pendant une durée de 30 secondes à 6 minutes. 13. Method according to one of claims 11 or 12, characterized in that the intermediate annealing(s) are carried out at a temperature between 950°C and 1100°C for a period of 30 seconds to 6 minutes.
14. Procédé selon l’une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que le recuit final est exécuté à une température comprise entre 1050°C et 1090°C. 14. Method according to any one of claims 11 to 13, characterized in that the final annealing is carried out at a temperature between 1050°C and 1090°C.
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