CA2050208C - Procede d'elaboration de produits a tres haute charge a la rupture a partir d'un acier austenitique instable, et produits en resultant - Google Patents
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Abstract
Selon ce procédé on soumet l'acier à une première déformation plastique à une température supérieure à la température limite (Md) de formation de la martensite par déformation et inférieure à la température de recristallisation, puis à une seconde déformation à une température inférieure à ladite température (Md). Lors de la seconde déformation, on déforme l'acier dans un domaine déterminé de tempéra- ture de formation de la martensite de façon que pour une déformation rationnelle supplémentaire de 0,1, l'augmentation du taux de martensite formée ne dépasse pas, à tout instant, 20%.
Description
~~~(~~w~8 La présente invention concerne un procédé
d'élaboration de produits à très haute charge à la rupture à partir d'un acier austénitique instable, et 1e produit obtenu par ce procédé, notamment sous forme de fil ou de bande. Ce procédé est du type dans lequel on soumet l'acier â une première déformation plastique à une température supérieure à la température limite (Md) de formation de la martensite par déformation et inférieure â la température de recristallisation puis â une seconde déformation dudit acier à une tempé-rature inférieure à ladite température (Md).
Généralement, l'acier laminé à chaud, préa-lablement à la première déformation, est soumis à un traitement thermique de recuit standard dit hyper trempe consistant à placer ledit acier sous une température comprise entre 1000 et 1100°C pendant environ 30 minutes.
Un tel procédé est connu. Un grand nombre d'études ont été faites sur le comportement en trac-fion, au-dessous de la température limite (Md) de formation de la martensite par déformation, tant à Ia température ambiante qu'en dessous de la température ambiante, de matériaux â l'austênite instable, préa-lablement écrouis au-dessus de ladite température 1i-mite (Md) qui peut varier en fonction de la composi-tion de l'acier austénitique entre -150°C et +250°C.
0n peut citer le brevet US n' 4 415 377 décrivant un procédé et un dispositif pour laminer des acïers à austénite instable et particulièrement un acier inoxydable, procédé selon lequel 1°acier est soumis .
- à un premier laminage au-dessus de la température limite (Md) puis, - à un sE~cond laminage au-dessous de la
d'élaboration de produits à très haute charge à la rupture à partir d'un acier austénitique instable, et 1e produit obtenu par ce procédé, notamment sous forme de fil ou de bande. Ce procédé est du type dans lequel on soumet l'acier â une première déformation plastique à une température supérieure à la température limite (Md) de formation de la martensite par déformation et inférieure â la température de recristallisation puis â une seconde déformation dudit acier à une tempé-rature inférieure à ladite température (Md).
Généralement, l'acier laminé à chaud, préa-lablement à la première déformation, est soumis à un traitement thermique de recuit standard dit hyper trempe consistant à placer ledit acier sous une température comprise entre 1000 et 1100°C pendant environ 30 minutes.
Un tel procédé est connu. Un grand nombre d'études ont été faites sur le comportement en trac-fion, au-dessous de la température limite (Md) de formation de la martensite par déformation, tant à Ia température ambiante qu'en dessous de la température ambiante, de matériaux â l'austênite instable, préa-lablement écrouis au-dessus de ladite température 1i-mite (Md) qui peut varier en fonction de la composi-tion de l'acier austénitique entre -150°C et +250°C.
0n peut citer le brevet US n' 4 415 377 décrivant un procédé et un dispositif pour laminer des acïers à austénite instable et particulièrement un acier inoxydable, procédé selon lequel 1°acier est soumis .
- à un premier laminage au-dessus de la température limite (Md) puis, - à un sE~cond laminage au-dessous de la
2 température limite (Md).
Ces deux laminages permettent d'obtenir de manière plus aisée des produits déterminés en dimension, c'est-à-dire de réduire le nombre de passes de laminage comparativement à
l'obtention desdits produits par un laminage à froid, tout en conservant aux produits des caractéristiques mécaniques analogues.
Le procédé décrit dans le brevet cité ne permet pas l'obtention de caractéristiques mécaniques particulières en comparaison avec un laminage à froid.
Le but de l'invention est de contrôler la formation de martensite de façon à obtenir des produits de caractéris-tiques en traction particulièrement élevées.
Selon un aspect de la présente invention, il est prévu un procédé d'élaboration de produits à très haute charge à la rupture, à partir d'un acier austénitique instable, selon lequel on soumet l'acier à une première déformation plastique à une température supérieure à la température limite (Md) de formation de la martensite par déformation et inférieure à la température de recristallisation, puis on soumet cet acier à
une seconde déformation à une température inférieure à ladite température limite (Md), caractérisé en ce que lors de la seconde déformation, on déforme l'acier dans un domaine déterminé de température de formation de la martensite de façon que pour une déformation rationnelle supplémentaire de 0,1, l'augmentation du taux de martensite formée ne dépasse pas, à
tout instant, 20~.
De préférence et afin d'obtenir des caractéristiquws mécaniques en traction très élevées, on s'assure qu'après déformation plastique, la charge à la rupture de l'acier est supérieure à 1000 MPa, de préférence supérieure à 1300 MPa.
De préférence, on déforme l'acier à une température inférieure à (Md) avec une déformation rationnelle cumulée comprise entre 0,7 et 3, ce qui correspond à un taux de réduction de section compris entre 50 et 95%.
Avec une déformation rationnelle cumulée minimale de
Ces deux laminages permettent d'obtenir de manière plus aisée des produits déterminés en dimension, c'est-à-dire de réduire le nombre de passes de laminage comparativement à
l'obtention desdits produits par un laminage à froid, tout en conservant aux produits des caractéristiques mécaniques analogues.
Le procédé décrit dans le brevet cité ne permet pas l'obtention de caractéristiques mécaniques particulières en comparaison avec un laminage à froid.
Le but de l'invention est de contrôler la formation de martensite de façon à obtenir des produits de caractéris-tiques en traction particulièrement élevées.
Selon un aspect de la présente invention, il est prévu un procédé d'élaboration de produits à très haute charge à la rupture, à partir d'un acier austénitique instable, selon lequel on soumet l'acier à une première déformation plastique à une température supérieure à la température limite (Md) de formation de la martensite par déformation et inférieure à la température de recristallisation, puis on soumet cet acier à
une seconde déformation à une température inférieure à ladite température limite (Md), caractérisé en ce que lors de la seconde déformation, on déforme l'acier dans un domaine déterminé de température de formation de la martensite de façon que pour une déformation rationnelle supplémentaire de 0,1, l'augmentation du taux de martensite formée ne dépasse pas, à
tout instant, 20~.
De préférence et afin d'obtenir des caractéristiquws mécaniques en traction très élevées, on s'assure qu'après déformation plastique, la charge à la rupture de l'acier est supérieure à 1000 MPa, de préférence supérieure à 1300 MPa.
De préférence, on déforme l'acier à une température inférieure à (Md) avec une déformation rationnelle cumulée comprise entre 0,7 et 3, ce qui correspond à un taux de réduction de section compris entre 50 et 95%.
Avec une déformation rationnelle cumulée minimale de
3 0,7 on peut atteindre ou dépasser légèrement des charges à la rupture envisagées dans les procédés de tréfilage de l'art antérieur.
La déformation rationnelle cumulée ne dépassant pas 3, correspond à une valeur correspondant à un seuil maximum admissible de fragilité de l'acier déformé.
De préférence après la seconde déformation, on soumet l'acier à un traitement de vieillissement.
Dans un mode de réalisation préférentiel, une l0 déformation rationnelle supérieure à 1,65 correspondant à un taux de réduction de section supérieure à 80% introduit, au sein de l'acier; une quantité de défauts cristallographiques suffisante sous forme de dislocations pour favoriser l'accommodation, c'est-à-dire le développement de plaquettes de martensite sous l'effet de la déformation à froid. Le taux de réduction peut être largement supérieur à ce taux minimum.
Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu un produit à très haute charge à la rupture, obtenu par déformation d'un acier austénitique instable, sous forme 20 notamment de fil ou de bande caractérisé en ce qu'il est élaboré par un procédé tel que décrit plus haut.
De préférence, l'acier austénitique est un acier comprenant dans sa composition:
de 0,01 à 0,15% de carbone de 13 à 22% de chrome de 5 à 13% de nickel de o,2 à 2,5% de manganèse de 0,2 à 3% de silicium de 0,01 à 0,15% d'azote, 30 le reste étant du fer.
Selon des caractéristiques préférentielles du produit selon l'invention:
- l'acier peut comprendre dans sa composition de 0,5 à 2% d'aluminium;
- l'acier peut comprendre dans sa composition moins de 2% de molybdène;
La déformation rationnelle cumulée ne dépassant pas 3, correspond à une valeur correspondant à un seuil maximum admissible de fragilité de l'acier déformé.
De préférence après la seconde déformation, on soumet l'acier à un traitement de vieillissement.
Dans un mode de réalisation préférentiel, une l0 déformation rationnelle supérieure à 1,65 correspondant à un taux de réduction de section supérieure à 80% introduit, au sein de l'acier; une quantité de défauts cristallographiques suffisante sous forme de dislocations pour favoriser l'accommodation, c'est-à-dire le développement de plaquettes de martensite sous l'effet de la déformation à froid. Le taux de réduction peut être largement supérieur à ce taux minimum.
Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu un produit à très haute charge à la rupture, obtenu par déformation d'un acier austénitique instable, sous forme 20 notamment de fil ou de bande caractérisé en ce qu'il est élaboré par un procédé tel que décrit plus haut.
De préférence, l'acier austénitique est un acier comprenant dans sa composition:
de 0,01 à 0,15% de carbone de 13 à 22% de chrome de 5 à 13% de nickel de o,2 à 2,5% de manganèse de 0,2 à 3% de silicium de 0,01 à 0,15% d'azote, 30 le reste étant du fer.
Selon des caractéristiques préférentielles du produit selon l'invention:
- l'acier peut comprendre dans sa composition de 0,5 à 2% d'aluminium;
- l'acier peut comprendre dans sa composition moins de 2% de molybdène;
4 l'acier austénitique peut être un acier comprenant dans sa composition:
de 0,2 à 1ô de carbone de 15 à 30~ de manganèse de 0,01 à 0,7~ d'azote, le reste étant du fer;
- l'acier peut comprendre moins de 5ô de chrome et moins de 7~ d'aluminium;
-,la charge à la rupture, avant vieillissement peut être supérieure à 2300 MPa;
- l'acier austénitique peut être un acier comprenant dans sa composition:
de 0,1 à 0,6~ de carbone de 6 à 25~ de nickel de 0 à 13~ de chrome de 0 à 4~ de molybdène de 0 à 3ô de silicium;
- la charge à la rupture après vieillissement peut être supérieure à 2500 MPa.
La description qui suit, ainsi que les dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, feront bien comprendre l'invention.
Sur ces dessins:
- les courbes 1A à 3A représentent dans deux opérations de laminage à tiède puis à froid pour trois aciers pris en exemple, le taux de martensite obtenu en fonction de différentes déformations rationnelles cumulées;
- les courbes 1B à 3B représentent les caracté-ristiques en traction pour les trois aciers pris ~~~~~d~lL~3 en exemple, en fonction de la déformation rationnelle cumulée, dans différentes conditions de traitement.
Les produits à très haute charge à la rupture selon l'invention, notamment sous la forme de
de 0,2 à 1ô de carbone de 15 à 30~ de manganèse de 0,01 à 0,7~ d'azote, le reste étant du fer;
- l'acier peut comprendre moins de 5ô de chrome et moins de 7~ d'aluminium;
-,la charge à la rupture, avant vieillissement peut être supérieure à 2300 MPa;
- l'acier austénitique peut être un acier comprenant dans sa composition:
de 0,1 à 0,6~ de carbone de 6 à 25~ de nickel de 0 à 13~ de chrome de 0 à 4~ de molybdène de 0 à 3ô de silicium;
- la charge à la rupture après vieillissement peut être supérieure à 2500 MPa.
La description qui suit, ainsi que les dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, feront bien comprendre l'invention.
Sur ces dessins:
- les courbes 1A à 3A représentent dans deux opérations de laminage à tiède puis à froid pour trois aciers pris en exemple, le taux de martensite obtenu en fonction de différentes déformations rationnelles cumulées;
- les courbes 1B à 3B représentent les caracté-ristiques en traction pour les trois aciers pris ~~~~~d~lL~3 en exemple, en fonction de la déformation rationnelle cumulée, dans différentes conditions de traitement.
Les produits à très haute charge à la rupture selon l'invention, notamment sous la forme de
5 fil ou de bande, sont obtenus par un effet de plasti cité induite par déformation.
Les aciers écrouis à une température supé-rieure à la température limite (Md) de formation de la martensite par déformation, appelés aussi écrouis "à
tiède" ne présentent pas de propriétés d'usage parti-culières.
Lorsque les aciers sont soumis à un ëcrouis-sage à tiède puis â un écrouissage à froid, on ob-serve, dans certaines conditions, une plasticité
particulièrement élevée, qui permet une transformation mécanique à froid par passes successives, par exemple avec des taux de réduction de 25$q et l'obtention de niveaux de charge à la rupture de plus de 2x00 MPa, le produit conservant d'une passe à l'autre une ductilité
acceptable.
L'effet de plasticité à froid aprês un écrouissage à tiède est d'autant plus important que la charge à la rupture de l'acier écroui â tiède est élevée.
eJn vieillissement des aciers soumis à un écrouissage à tiêde, suivi d'un écrouissage à froid selon le procédé peut augmenter la charge à la rupture d'environ 200 MPa et parfois plus en fonction de la nuance d'acier utilisée.
Les conditions d'obtention des hautes charges à la rupture sont attachées d'une part aux caractéristiques mécaniques obtenues lors de l'écrouissage à tiède, l'acier devant avoir au moins une charge à la rupture supérieure à 1000 MPa et ~~~i~~~~~
Les aciers écrouis à une température supé-rieure à la température limite (Md) de formation de la martensite par déformation, appelés aussi écrouis "à
tiède" ne présentent pas de propriétés d'usage parti-culières.
Lorsque les aciers sont soumis à un ëcrouis-sage à tiède puis â un écrouissage à froid, on ob-serve, dans certaines conditions, une plasticité
particulièrement élevée, qui permet une transformation mécanique à froid par passes successives, par exemple avec des taux de réduction de 25$q et l'obtention de niveaux de charge à la rupture de plus de 2x00 MPa, le produit conservant d'une passe à l'autre une ductilité
acceptable.
L'effet de plasticité à froid aprês un écrouissage à tiède est d'autant plus important que la charge à la rupture de l'acier écroui â tiède est élevée.
eJn vieillissement des aciers soumis à un écrouissage à tiêde, suivi d'un écrouissage à froid selon le procédé peut augmenter la charge à la rupture d'environ 200 MPa et parfois plus en fonction de la nuance d'acier utilisée.
Les conditions d'obtention des hautes charges à la rupture sont attachées d'une part aux caractéristiques mécaniques obtenues lors de l'écrouissage à tiède, l'acier devant avoir au moins une charge à la rupture supérieure à 1000 MPa et ~~~i~~~~~
6 d'autre part aux conditions d'êcrouissage à froid, selon lesquelles l'écrouissage de l'acier est réalisé
dans ~.n domaine de température déterminé, appelé do-maine critique de température de déformation de la martensite, de façon que pour une formation rationne-lle supplémentaire de 0,1, l'augmentation du taux de martensite formé ne dépasse pas, â tout instant, 20°~.
On entend par déformation rationnelle le logarithme du rapport de la surface S de la section apxès déformation sur la surface So de la section initiale (1n S/So).
I1 est â noter qu'en fonction de la nuance d'acier ou d'alliage austénitique instable considérée, la vitesse de formation de la martensite, liée au domaine critique de température de formation de la martensite et à la déformation rationnelle cumulée comprise entre 0,7 et 3, doit être contrôlée pour l'obtention de caractéristiques mécaniques élevées, en d'autres termes il est nêcessaire de ne pas former trop rapidement la martensite lors de l'écrouissage à
froid.
Le domaine déterminé de température de for-mation de la martensite est, pour les aciers pris en exemple, compris dans l'intervalle -20'C +180'C. En effet, au-delà de +180°C il ne se forme plus de mar-tensite en quantité appréciable alors qu'en deçà de -20'C la formation de martensite est excessive.
Des essais de tréfilage ont été réalisés et ont permis de mettre en évidence l'effet surprenant de la plasticité ïnduite dans les aciers austénitiques instables, traités selon le procédé de l'invention.
Trois exemples de réalisation mettant en évidence l'invention vont être décrits ci-après .
Le fil de base utilisé dans ces trois ~~(~s-.'.J8
dans ~.n domaine de température déterminé, appelé do-maine critique de température de déformation de la martensite, de façon que pour une formation rationne-lle supplémentaire de 0,1, l'augmentation du taux de martensite formé ne dépasse pas, â tout instant, 20°~.
On entend par déformation rationnelle le logarithme du rapport de la surface S de la section apxès déformation sur la surface So de la section initiale (1n S/So).
I1 est â noter qu'en fonction de la nuance d'acier ou d'alliage austénitique instable considérée, la vitesse de formation de la martensite, liée au domaine critique de température de formation de la martensite et à la déformation rationnelle cumulée comprise entre 0,7 et 3, doit être contrôlée pour l'obtention de caractéristiques mécaniques élevées, en d'autres termes il est nêcessaire de ne pas former trop rapidement la martensite lors de l'écrouissage à
froid.
Le domaine déterminé de température de for-mation de la martensite est, pour les aciers pris en exemple, compris dans l'intervalle -20'C +180'C. En effet, au-delà de +180°C il ne se forme plus de mar-tensite en quantité appréciable alors qu'en deçà de -20'C la formation de martensite est excessive.
Des essais de tréfilage ont été réalisés et ont permis de mettre en évidence l'effet surprenant de la plasticité ïnduite dans les aciers austénitiques instables, traités selon le procédé de l'invention.
Trois exemples de réalisation mettant en évidence l'invention vont être décrits ci-après .
Le fil de base utilisé dans ces trois ~~(~s-.'.J8
7 exemples est un fil-machine d'environ 5,6mm de dia-mètre ; le fil est écroui à tiède à 250°C en plusieurs passes jusqu'à un diamètre d'environ~2mm, puis ce fil est tréfilé à froid à la température ambiante de 20°C
afin d'obtenir un fil d'environ 0,5mm en diamètre, les taux de rêduction de section par passe de tréfilage étant d'environ 25~. Aprês chacyue passe de tréfilage le fil reprend 1a température ambiante avant une autre passe. Le nombre de passe à tiède est d'environ 20, le nombre de passe à froid ëtant d'environ 10.
Exemple 1 .
L'acier utilisé pour la mise en oeuvre du procédé est un acier référencé 1, ayant la composition pondérale suivante . 0,08% de carbone, 18,6°~s de chrome, 8,5s de nickel, 0,3% de manganèse, 0,5~ de si-licium, 0,04% d'azote.
Pendant l'écrouissage à tiède, il n'y a pas formation de martensite et la charge à la rupture atteinte est d'environ 1500 MPa; après le tréfilage à
froid la charge à la rupture du fil d'acier est d'environ 2500 MPa.
ün traitement de vieillissement à 400°C
pendant une heure lui confère alors une charge à la rupture d'environ 2700 MPa.
La courbe 1A représente, pour l'acier rë-féxencé 1, l'évolution du taux de martensite en fonction de la déformation rationnelle, ce taux de martensite atteignant environ 60% après trëfilage à
froid.
La courbe 1fi représente l'évolution de la charge à la rupture lois de l'écrouissage à tiède juscgu'à 1400 Mra puis l'évolution de la charge à la rupture lors du tréfilage à froid atteignant alors 2500 MPa; un vieillissement permet d'obtenir une ~~ald~P~.e~~
afin d'obtenir un fil d'environ 0,5mm en diamètre, les taux de rêduction de section par passe de tréfilage étant d'environ 25~. Aprês chacyue passe de tréfilage le fil reprend 1a température ambiante avant une autre passe. Le nombre de passe à tiède est d'environ 20, le nombre de passe à froid ëtant d'environ 10.
Exemple 1 .
L'acier utilisé pour la mise en oeuvre du procédé est un acier référencé 1, ayant la composition pondérale suivante . 0,08% de carbone, 18,6°~s de chrome, 8,5s de nickel, 0,3% de manganèse, 0,5~ de si-licium, 0,04% d'azote.
Pendant l'écrouissage à tiède, il n'y a pas formation de martensite et la charge à la rupture atteinte est d'environ 1500 MPa; après le tréfilage à
froid la charge à la rupture du fil d'acier est d'environ 2500 MPa.
ün traitement de vieillissement à 400°C
pendant une heure lui confère alors une charge à la rupture d'environ 2700 MPa.
La courbe 1A représente, pour l'acier rë-féxencé 1, l'évolution du taux de martensite en fonction de la déformation rationnelle, ce taux de martensite atteignant environ 60% après trëfilage à
froid.
La courbe 1fi représente l'évolution de la charge à la rupture lois de l'écrouissage à tiède juscgu'à 1400 Mra puis l'évolution de la charge à la rupture lors du tréfilage à froid atteignant alors 2500 MPa; un vieillissement permet d'obtenir une ~~ald~P~.e~~
8 charge à la rupture d'environ 2700 MPa.
L'augmentation de la charge à la rupture est obtenue en contrôlant l'augmentation de la formation de la martensite d'une passe de tréfilage à l'autre.
Exemple 2 .
L'acier utilisé est un acier référencé 2, ayant la composition pondérale suivante : 0,09% de carbone, 17,3% de chrome, 8,3% de nickel, 0,9% de manganèse, 0,8% de silicium, 0,06% d°azote.
La courbe 2A illustre pour l'acier rêférencé
2 1°ëvolution du taux de martensite en fonction de la déformation rationnelle cumulée, le taux de martensite atteint étant de 45°s environ.
La courbe 2B représente l'évolution de la charge à la rupture lars de l'écrouissage à tiède, jusqu'à une charge à la rupture de 1â00 MPa, puis l'évolution de ladite charge à la rupture lors du tréfilage à froid, atteignant environ 2500 MPa.
Un vieillissement à 400°C pendant 1 heure améliore 1a valeur de la charge à 1a rupture d'environ 200 MPa.
Exemple 3 .
L'acier utilisé est un acier référencé 3 et ayant la composition suivante . 0,09% de carbone, 17,3% de chrome, 7,7% de nickel, 0,5% de manganèse, 0,8% de silicium, 0,15% d'azote, 1% d'aluminium.
La courbe 3A représente pour l'acier réfé
rencé 3 l'ëvolution du taux de maxtensite en fonction de la déformatïon rationnelle, 1e taux de martensite gouvant atteindre 95%.
La courbe 3E~ représente l'évolution de la charge à la rupture lors de 1°écrouissage à tiède, jusqu'à la charge à la rupture d'environ 1600 MPa, puis l'évolution de ladite charge à la rupture lors du ~:~~G~~'~8
L'augmentation de la charge à la rupture est obtenue en contrôlant l'augmentation de la formation de la martensite d'une passe de tréfilage à l'autre.
Exemple 2 .
L'acier utilisé est un acier référencé 2, ayant la composition pondérale suivante : 0,09% de carbone, 17,3% de chrome, 8,3% de nickel, 0,9% de manganèse, 0,8% de silicium, 0,06% d°azote.
La courbe 2A illustre pour l'acier rêférencé
2 1°ëvolution du taux de martensite en fonction de la déformation rationnelle cumulée, le taux de martensite atteint étant de 45°s environ.
La courbe 2B représente l'évolution de la charge à la rupture lars de l'écrouissage à tiède, jusqu'à une charge à la rupture de 1â00 MPa, puis l'évolution de ladite charge à la rupture lors du tréfilage à froid, atteignant environ 2500 MPa.
Un vieillissement à 400°C pendant 1 heure améliore 1a valeur de la charge à 1a rupture d'environ 200 MPa.
Exemple 3 .
L'acier utilisé est un acier référencé 3 et ayant la composition suivante . 0,09% de carbone, 17,3% de chrome, 7,7% de nickel, 0,5% de manganèse, 0,8% de silicium, 0,15% d'azote, 1% d'aluminium.
La courbe 3A représente pour l'acier réfé
rencé 3 l'ëvolution du taux de maxtensite en fonction de la déformatïon rationnelle, 1e taux de martensite gouvant atteindre 95%.
La courbe 3E~ représente l'évolution de la charge à la rupture lors de 1°écrouissage à tiède, jusqu'à la charge à la rupture d'environ 1600 MPa, puis l'évolution de ladite charge à la rupture lors du ~:~~G~~'~8
9 tréfilage à froid, atteignant environ 2300 MPa.
Le gain après traitement thermique à 480'C
pendant 45 minutes est dans cet exemple d'environ 300 MPa.
De telles caractéristiques sont obtenues par la formation de martensite lors du tréfilage à froid, formation plus lente sur un produit préalablement écroui à tiède que par un tréfilage à froid direct du fil machine.
On peut obtenir des caractéristiques encore plus élevées - en optimisant l'écrouissage à tiède;
par addition dans les compositions d'élé-ments tels que molybdène, silicium, ...
pour durcir la martensite formée;
- par addition d'éléments tels que cuivre, aluminium, ... favorïsant des précipitations durcis-santes lors du vieillissement final.
La première opération de déformation ou d'écrouissage "à tàède" peut être un tréfilage, comme décrit dans les exemples, mais aussi un laminage, un martelage ou un forgeage, une torsion, une flexion altexnée, ou autre.
La deuxième opération de déformation à froid peut également prendre divers aspects : tréfilage, laminage au autre.
Le gain après traitement thermique à 480'C
pendant 45 minutes est dans cet exemple d'environ 300 MPa.
De telles caractéristiques sont obtenues par la formation de martensite lors du tréfilage à froid, formation plus lente sur un produit préalablement écroui à tiède que par un tréfilage à froid direct du fil machine.
On peut obtenir des caractéristiques encore plus élevées - en optimisant l'écrouissage à tiède;
par addition dans les compositions d'élé-ments tels que molybdène, silicium, ...
pour durcir la martensite formée;
- par addition d'éléments tels que cuivre, aluminium, ... favorïsant des précipitations durcis-santes lors du vieillissement final.
La première opération de déformation ou d'écrouissage "à tàède" peut être un tréfilage, comme décrit dans les exemples, mais aussi un laminage, un martelage ou un forgeage, une torsion, une flexion altexnée, ou autre.
La deuxième opération de déformation à froid peut également prendre divers aspects : tréfilage, laminage au autre.
Claims (13)
1. Procédé d'élaboration de produits à très haute charge à la rupture, à partir d'un acier austé-nitique instable, selon lequel on soumet l'acier à une première déformation plastique à une température supérieure à la température limite (Md) de formation de la martensite par déformation et inférieure à la température de recristallisation, puis on soumet cet acier à une seconde déformation à une température in-férieure à ladite température limite (Md), caractérisé
en ce que lors de la seconde déformation, on déforme l'acier dans un domaine déterminé de température de formation de la martensite de façon que pour une dé-formation rationnelle supplémentaire de 0,1, l'augmen-tation du taux de martensite formée ne dépasse pas, à
tout instant, 20%.
en ce que lors de la seconde déformation, on déforme l'acier dans un domaine déterminé de température de formation de la martensite de façon que pour une dé-formation rationnelle supplémentaire de 0,1, l'augmen-tation du taux de martensite formée ne dépasse pas, à
tout instant, 20%.
2. Procédé selon la revendication 1, carac-térisé en ce qu'on déforme l'acier à une température inférieure à (Md) avec une déformation rationnelle cumulée comprise entre 0,7 et 3.
3. Procédé selon la revendication 1, carac-térisé en ce qu'après la seconde déformation, on soumet l'acier à un traitement de vieillissement.
4. Procédé selon la revendication 1, carac-térisé en ce que la première déformation plastique est assurée avec une déformation rationnelle supérieure à
1,65.
1,65.
5. Procédé selon les revendications 1 ou 4, caractérisé en ce qu'après la première déformation plastique, la charge à la rupture de l'acier est supé-rieure à 1300 MPa.
6. Produit à très haute charge à la rupture, obtenu à partir d'un acier austénitique instable, sous forme notamment de fil ou de bande, caractérisé en ce qu'il est élaboré par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 et en ce que l' acier austénitique est un acier comprenant dans sa composition:
de 0,01 à 0,15% de carbone de 13 à 23 % de chrome de 5 à 13 % de nickel de 0,2 à 2,5 % de manganèse de 0,2 à 3 % de silicium de 0,01 à 0,15% d'azote, le reste tant du fer.
de 0,01 à 0,15% de carbone de 13 à 23 % de chrome de 5 à 13 % de nickel de 0,2 à 2,5 % de manganèse de 0,2 à 3 % de silicium de 0,01 à 0,15% d'azote, le reste tant du fer.
7. Produit selon la revendication 6, carac-térisé en ce que l'acier comprend en outre dans sa composition de 0,5 à 2% d'aluminium.
8. produit selon la revendication 6, carac-térisé en ce que l'acier comprend en outre dans sa composition moins de 2% de molybdène.
9, Produit selon la revendication 6, carac-térisé en ce que l'acier austénitique est un acier comprenant dans sa composition :
de 0,2 à 1 % de carbone de 15 à 30 % de manganèse de 0,01 à 0,7% d'azote le reste étant du fer.
de 0,2 à 1 % de carbone de 15 à 30 % de manganèse de 0,01 à 0,7% d'azote le reste étant du fer.
10. Produit selon la revendication 9, ca-ractérisé en ce que l'acier comprend en outre moins de 5% de chrome et moins de 7% d'aluminium.
11. Produit selon la revendication 6, carac-térisé en ce que l'acier austénitique est un acier comprenant en sa composition :
de 0,1 à 0,6% de carbone de 6 à 25 % de nickel de 0 à 13 % de chrome de 0 à 4 % de molybdène de 0 à 3 % de silicium, le reste étant du fer.
de 0,1 à 0,6% de carbone de 6 à 25 % de nickel de 0 à 13 % de chrome de 0 à 4 % de molybdène de 0 à 3 % de silicium, le reste étant du fer.
12. Produit selon l'une quelconque des re-vendications 6 à 11, caractérisé en ce que la charge à
la rupture, avant vieillissement, est supérieure à
2300 MPa.
la rupture, avant vieillissement, est supérieure à
2300 MPa.
13. Produit selon l'une quelconque des re-vendications 6 à 12, caractérisé en ce que la charge à
la rupture après vieillissement est supérieure à 2500 MPa.
la rupture après vieillissement est supérieure à 2500 MPa.
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