EP0179832A1 - Procede de fabrication de barres ou de fil machine en acier et produits correspondants - Google Patents

Procede de fabrication de barres ou de fil machine en acier et produits correspondants

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Publication number
EP0179832A1
EP0179832A1 EP19850902055 EP85902055A EP0179832A1 EP 0179832 A1 EP0179832 A1 EP 0179832A1 EP 19850902055 EP19850902055 EP 19850902055 EP 85902055 A EP85902055 A EP 85902055A EP 0179832 A1 EP0179832 A1 EP 0179832A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bars
mpa
resilience
hot working
steel
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19850902055
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Bernard Heritier
Philippe Maitrepierre
Jaime Rofes-Vernis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ugine Aciers SA
Ugine Savoie SA
Original Assignee
Ugine Aciers SA
Ugine Savoie SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ugine Aciers SA, Ugine Savoie SA filed Critical Ugine Aciers SA
Publication of EP0179832A1 publication Critical patent/EP0179832A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese

Definitions

  • the method of the present invention relates to a method of manufacturing bars or wire rod of steel having in the raw state of hot transformation mechanical properties that are especially high, and further having after tempering, a set of mechanical characteristics and properties. more interesting to use than that traditionally obtained with heat treated steel bars.
  • the bars often have a diameter greater than 80 mm, and for all requirements the diameters or thicknesses can range from 4 mm to 210 mm, whether they are erect or slightly straight bars. or crown wires.
  • CrMo steel bars are commonly used (typical composition: C 0.42%, Cr 1%, Mo 0.25% - designation "42CD4" according to standard AFNOR NF A 35-557 of June 1975 ), close to grade AISI 4145H, in the quenched-tempered state.
  • the Applicant has sought to develop an economical manufacturing process which makes it possible to satisfy these two types of need (bars with high mechanical characteristics such as "petroleum bars” on the one hand, and pretreated bars on the other hand), products obtained satisfying the various requirements of users: mechanical resistance, resilience, machinability, ability to be cold or lukewarm, weldability. -
  • An essential advantage of the steel of the invention is that it can be produced in an electric steelworks, and obtained directly by hot working in a wide range of dimensions, from 4 mm to 210 mm in diameter or thickness.
  • the invention thus relates to a method of manufacturing bars or steel wire rod having, after hot working and cooling, an essentially bainitic structure and high minimum characteristics: - breaking load: R ⁇ 1000 MPa
  • composition intervals have been determined for the following elements, taken separately or in any combination:
  • Nb preferably 0.05 to 0.10%.
  • the role of Nb in manganese steels is similar to that observed in microalloyed steels: according to the publications made, Nb delays the recrystallization of austenite and allows hardening by precipitation. It is also known that the addition of Mn produces an increase in the solubility of Nb in austenite (publication by MGABKEN, J.WEISS and JJJONAS in Acta Metallurgica, 29, 1981, p.121).
  • - N preferably between 0.003 and 0.010%, which is easily obtained in an electrical steelworks, equipped with a degasser.
  • Tempering can thus be used for various uses, notably involving machining, welding and / or cold or lukewarm conformations, at a temperature usually below 300 ° C.
  • a particular case is the manufacture of bolts, screws or nuts by cold or warm striking or by stamping, from bars or wire rod with a diameter between 4 and 50 mm, or on these same drawn bars or wire rod or drawn, with a diameter of between 3.3 and 50 mm.
  • FIG. 1 represents the variations in the breaking load "R” and the elastic limit at 0.2% “E” as a function of the final forging temperature, for steels according to the invention and for reference steels without B.
  • FIG. 2 represents the variations of the resilience KCU at 20 ° C. as a function of the temperature of final forging, for the same steels.
  • Bars or wire rod with a diameter between 4 and 50 mm can be straightened or drawn (elongation between 3 and 20%) or drawn (total elongation up to 200%), cold or warm, preferably after tempering.
  • the ingots from the castings of Table I were in all cases (for this series of tests and for the two following series) roughed into 40 x 40 mm squares. Then the ingots were brought to 1150 ° C for 30 min and cooled naturally to the forging temperature (T f ), and then underwent rapid forging to the square of 25 x 25 mm and were cooled either under vermiculite, either with water.
  • T f forging temperature
  • the law (time, cooling temperature under vermiculite) of a 25 mm steel square corresponds substantially to that of a 150 mm diameter bar in air.
  • the first series of tests uses the ingots corresponding to the
  • This third series of tests relates to the influence of an annealing heat treatment on the mechanical characteristics of the raw products of hot working.
  • the tempering temperatures and the mechanical characteristics obtained are given in Table VI.
  • the influence of the income is determined by comparison between the characteristics after income (Table VI) and those before income (Table IV or Table V), for each casting and for the same final forging temperature (T.).
  • the tempering temperature (T) varies from 500 to 650 ° C for 2 batches forged at 1000 ° C (castings "88" and "89"), and is 450 ° C and 500 ° C for the other batches which are forged at 880 ° C or 900 ° C.
  • the study of these results shows that, for flows at 4% Mn without B and for casting with B:
  • the elastic limit E is improved, especially for the lowest tempering temperature tested, that is to say 450 ° C; the improvement is particularly significant in the case of the addition of 0.1% V (casting "18");
  • the breaking load R is lowered in all cases, it decreases when the tempering temperature increases;
  • tempering tests confirm the importance of carrying out the hot working, with a final working sufficient below 950 ° C. and better still below 900 ° C., to obtain high mechanical characteristics, both at state returned to the rough state of hot working.
  • the set of results also shows that a temperature lower than 450 ° C, at least 400 ° C, may in some cases be preferable for tempering.
  • a temperature lower than 450 ° C, at least 400 ° C may in some cases be preferable for tempering.
  • the tempering temperature range 400-475 ° C is especially useful for improving the yield strength and elongation without greatly reducing the breaking load and resilience, while the range 475-600 ° C is particularly useful when after the tempering, a cold deformation or conformation is made.
  • the laboratory flows carried out are of 3 kinds: flows at 4% Mn + B, flows at 4% Mn with staggered Ti additions, and a comparison flow of the "35CD4" type (AFNOR NF A35 standard -557).
  • the ingots of the 4% Mn castings were first transformed into square bars of cross section 50 x 50 mm by forging at 1000 ° C, then cooled in air. They then underwent a controlled forging according to the following stages: heating to 1150 ° C., beginning and end of forging at 900 ° C., the forging of each ingot for approximately 90 s and the cross section obtained being a square of 25 ⁇ 25 mm (the ratio defined previously is then 4), then cooling under verjiiculite from around 750 ° C.
  • the mechanical characterization (table VII) was made in the raw state of forging.
  • the temperature of 525 ° C. is ill suited for the income of these bars ⁇ 170 mm in the event that good resilience is sought at heart.
  • Table X groups the contents of certain elements particularly important for machinability (C, S, Te), the mechanical characteristics, averages of the results of Tables VIII and IX (R, E, A%, Z%, KCU at +20 ° C) and the result of the machining test.
  • the Z% necking during the tensile test is indicated in these 3 tables in addition to the elongation A%, caractest as A% an interesting criterion of ductility and deformability.
  • Table IX shows that the necking remains high across the cross section of the bars ⁇ 170 mm marked (2P) and (9P).
  • Table X shows that in the case of bars (9P), elongation and relatively weak necking in the raw rolling state, the tempering at 525 ° C. makes it possible to increase these characteristics and to obtain a very interesting compromise in properties, taking into account the improvement in machinability.
  • the machinability criterion chosen is the wear criterion of tool V B30-0.3 according to standard NF A 03-655, that is to say the cutting speed leading to wear in clearance of 0 , 3 mm in 30 minutes.
  • the sixth series of tests relates to hot rolling and drawing of a 13 mm diameter machine wire according to the invention.
  • the wire rod crown (1 ton) laminated to the diameter 13 mm comes from the ingot portion "1P" of industrial casting, the analysis of which is given in Table III.
  • the hot rolling conditions are summarized as follows: - hot rolling in billets of straight section 108x108 mm and cooling - reheating to 1150-1200 ° C and hot rolling with engagement of the round of diameter 25 mm at 920 ° C and end of rolling at 800-850 ° C with a diameter of 13 mm with winding and air cooling. - the ratio characterizing the wrinkling below 950 ° C is at least equal to

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Abstract

Le procédé de la présente invention concerne une méthode de fabrication de barres ou de fil machine ayant dans l'état brut de transformation à chaud des caractéristiques mécaniques spécialement élevées. Le procédé, fournissant des barres ou fil machine en acier ayant après corroyage à chaud et refroidissement une structure bainitique et des caractéristiques: R >= 1000 MPa, E >= 600 MPa, et résilience KCU à 20oC >= 60 J/cm2, utilise un acier contenant essentiellement (% en masse): C 0,07 à 0,13; Mn 3,0 à 4,5; Si 0,1 à 1,0; Nb 0,03 à 0,12; B et/ou Ti satisfaisant à l'une ou l'autre des 2 conditions suivantes: a) B >= 0,0010 % et B + Ti/10 =0,0020 à 0,0040 %, b) Ti >=0,010 % et B = 0,0020 à 0,0080 % et comporte un corroyage à chaud terminé en-dessous de 950oC. Les produits obtenus par le procédé de l'invention sont utilisés, par example, à l'état brut de corroyage à chaud comme barres pour dispositifs de forage pétrolier, et à l'état revenu pour usinage, soudage, ou conformations à froid ou à tiède.

Description

PROCEDE DE FABRICATION DE BARRES OU DE FIL MACHINE EN ACIER ET PRODUITS CORRESPONDANTS
Le procédé de la présente invention concerne une méthode de fabrication de barres ou de fil machine en acier présentant dans l'état brut de transformation à chaud des caractéristiques mécaniques spécialement élevées, et présentant en outre après revenu, un ensemble de caractéristiques mécaniques et de propriétés d'emploi plus intéressant que celui obtenu traditionnellement avec des barres en acier traitées thermiquement.
EXPOSE DU PROBLEME II y a un besoin important de barres de caractéristiques mécaniques élevées, par exemple de "barres pétrole", utilisées notamment dans les dispositifs de forage pétrolier, ayant les caractéristiques mécaniques suivantes :
- charge de rupture supérieure ou égale à 965 MPa (soit 140 000 psi ou 98,4 kg/mm2) ;
- resilience KCU sens long à 20°C supérieure à 60 J/cm2 (soit 3430 in. lb/in2) .
Il existe également un besoin important de barres prétraitées, de charge de rupture supérieure à 900 MPa et de bonne resilience, pouvant être mises en oeuvre de diverses façons parmi lesquelles on peut citer l'usinage, le soudage et les conformations à froid ou à tiède, telles que le matriçage.
Dans les deux cas, les barres ont souvent un diamètre supérieur à 80 mm, et pour l'ensemble des besoins les diamètres ou épaisseurs peuvent aller de 4 mm à 210 mm, qu'il s'agisse de barres dressées ou à peu nrès droites ou de fils en couronne.
Dans le premier cas, on utilise couramment des barres en acier au CrMo (composition typique : C 0,42%, Cr 1%, Mo 0,25% - désignation "42CD4" selon la norme AFNOR NF A 35-557 de juin 1975),voisin de la nuance AISI 4145H, à l'état trempé-revenu.
Dans le deuxième cas, celui des barres prétraitées, on utilise aussi des aciers au Cr-Mo tels que le "35CD4" (C 0,35%, Cr 1%, Mo 0,25%) ou le "42CD4" déjà cité, à l'état trempé-revenu avec température de revenu le plus souvent comprise entre 550 et 650°C. Ces aciers trempants sont difficilement soudables et se prêtent mal aux conformations à froid. Les opérations de mise en oeuvre autres que l'usinage requièrent un traitement thermique final.
Dans les deux cas examinés, on utilise ainsi des aciers relativement coûteux à cause de leurs teneurs en Cr et en Mo et à cause des traitements thermiques nécessaires. De plus, ces aciers se prêtent mal aux opérations de mise en oeuvre autres que l'usinage.
La demanderesse a cherché à mettre au point un procédé de fabrication économique permettant de satisfaire à ces deux types de besoin (barres de hautes caractéristiques mécaniques telles que les "barres pétrole" d'une part, et barres prétraitées d'autre part), les produits obtenus satisfaisant aux diverses exigences des utilisateurs : résistance mécanique, resilience, usinabilité, aptitude à la conformation à froid ou à tiède, soudabilité. -
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE CONNU
Dans le brevet US 3.518.080, on décrit des aciers ayant de très bonnes caractéristiques mécaniques à l'état brut de laminage à chaud, ayant la composition suivante : 0,01 à 0,04% C ; 2,2 à 6% Mn ; Si 1% maximum ; Al soluble 0,2% maximum ; 0,01 à 0,2% d'au moins un élément du groupe consistant en (Nb, V, Zr) ; impuretés et Fe = le solde. Les caractéristiques mécaniques mesurées sur des barres laminées de section droite 12 x 12 mm, sont au niveau de 4 à 5% Mn : limite éla¬- tique à 0,2% = 76 à 84 kg/mm2 et charge de rupture = 88 a 104 kg/mm2. II est indiqué que la resilience mécanique des aciers est "relativement indépendante de la température de fin de laminage", et des exemples de température de fin de laminage compris entre 860 et 770°C sont donnés. Toutefois, il s'agit là de barres de section droite ou épaisseur faible vis-à-vis de l'essentiel des barres étudiées dans la présente demande.
Dans METALLURGICAL TRANSACTIONS - Vol.2, Dec.1971, "The Effect of the Transformation Substructure on the Mechanical Properties of a Low-Carbon Manganèse Martensitic Steel" p.3490, il est indiqué au sujet des mêmes aciers à 3,5 et 4,5% Mn + 0,1% Nb, que "les propriétés de resilience se détériorent considérablement lorsque la teneur en carbone excède environ 0,04%". Bien que les aciers ci-dessous satisfassent aux impératifs techniques exposés au début de cette description, leur teneur très basse en C entraîne l'obligation d'une élaboration spéciale coûteuse.
EXPOSE DE L'INVENTION La demanderesse a découvert au cours de ses études et de ses essais un fait surprenant et de grande importance : une addition faible de B à un acier à 4% Mn, 0,1% Nb et 0,1% C permet d'obtenir des bonnes propriétés de resilience. On peut aussi employer une addition de Ti, mais la quantité de Ti semble critique et son réglage est donc difficile en pratique. On préconise donc en alternative à l'addition de B seul une addition de B et de Ti. On explique l'effet de B et/ou de Ti sur la resilience par une action probable sur l'azote contenu, telle que la fixation de l'azote libre. Par ailleurs, la demanderesse a précisé que, dans le cas des aciers de l'invention, le forgeage ou le laminage effectué en-dessous de 950°C à la fin du corroyage à chaud a une grande influence sur la resilience.
Enfin, la demanderesse a montré que à l'aide d'un traitement de revenu on peut adapter les caractéristiques mécaniques au cahier des charges du client, en accroissant éventuellement la limite élastique, et en améliorant l'usinabilitê et l'aptitude à la conformation.
Un avantage essentiel de l'acier de l'invention est de pouvoir être élaboré en aciérie électrique, et obtenu directement par corroyage à chaud dans une large gamme de dimensions, de 4 mm jusqu'à 210 mm de diamètre ou épaisseur.
L'invention concerne ainsi un procédé de fabrication de barres ou de fil machine en acier présentant, après corroyage à chaud et refroidissement, une structure essentiellement bainitique et des caractéristiques minimales élevées : - charge de rupture : R ≥ 1000 MPa
- limite élastique à 0,2% : E ≥ 600 Mpa
- resilience à 20°C : KCU ≥ 60 J/cm cet acier, élaboré de préférence en aciérie électrique, contenant en % en masse :
- C 0,07 à 0,13% ; Mn 3,0 à 4,5% ; Si 0,1 à 1,0% ; Nb 0,03 à 0,12% ; B et/ou Ti satisfaisant à l'une ou l'autre des deux conditions suivantes : b) Ti≤ 0,010% et B = 0,0020 à 0,0080%
N ≤ 0,015% ; Ni+Cr+Mo+Cu ≤ 1,0% (avec de préférence Ni≤ 0,3% ;
Cr≤ 0,5% et Mo ≤ 0,1%) ; Al≤ 0,08% ; S ≤ 0,090% ; Te≤ 0,015% ;
P ≤ 0,020% ; autres éléments et Fe : le solde ; et la fin du corroyage à chaud étant effectuée de préférence endessous de 950°C. Les "autres éléments" sont dans les teneurs habituelles à une élaboration en aciérie électrique à partir de ferrailles, leur total est habituellement inférieur à 0,5%. On évite alors en fin de corroyage à chaud le grossissement du grain de l'austénite et on obtient après refroidissement une structure bainitique résultant de la transformation de l'austénite écrouie ou à grains fins en bainite, avec une resilience fortement améliorée.
Des intervalles de composition préférentiels ont été déterminés pour les éléments suivants, pris séparément ou en combinaison quelconque :
- C : de préférence 0,08 à 0,11%
- Mn: de préférence 3,1 à 3,6 % lorsqu'on se contente des caractéristiques mécaniques minimales suivantes à l'état brut de laminage ou de forgeage à chaud : . R ≥ 1000 MPa ; E ≥ 600 MPa ; resilience à 20°C . KCU ≥ 60 J/cm2 et de préférence 3,6 à 4,3% avec S+Te ≤ 0,015% pour obtenir des caractéristiques mécaniques plus élevées dans le mime état : . R ≥ 1100 MPa ; E ≥ 750 MPa ; resilience à 20°C . KCU ≥ 70 J/cm2
- Si : de préférence 0,2 à 0,9% ; il ne semble pas y avoir d'influence marquée de Si sur les caractéristiques mécaniques dans cet intervalle de teneurs et on peut donc s'y maintenir ; - Nb : de préférence 0,05 à 0,10%. Le rôle de Nb dans les aciers au manganèse est semblable à celui observé dans les aciers microalliés: d'après les publications effectuées, Nb y retarde la recristallisation de l'austénite et permet un durcissement par précipitation. II est connu aussi que l'addition de Mn produit un accroissement de la solubilité de Nb dans l'austénite (publication de M.G.ABKEN, J.WEISS et J.J.JONAS dans Acta Metallurgica, 29, 1981, p.121).
- L'addition de B et/ou de Ti qui vient améliorer de façon surprenante la resilience n'a pas d'effet perceptible sur la microstructure en micrographie optique. Un mécanisme probable est une action sur l'azote, qui de son coté doit être maintenu de préférence à un niveau assez faible car il a un effet défavorable sur la resilience. L'action du B et/ou du Ti n'est pas bien éclaircie, les essais montrent que l'addition du B est préférable à l'addition du Ti pour une production industrielle. Les additions de B et de Ti peuvent toutefois être combinées en maintenant Ti de préférence compris entre 0,010 et 0,030%, dans le cadre de la première condition(a) : L'intervalle préférentiel B = 0,0030 à 0,0070% correspond aux principaux essais effectués.
- N : de préférence compris entre 0,003 et 0,010%, ce qui est facilement obtenu en aciérie électrique, équipée d'un dégazeur.
- Les additions de S, Te, peuvent être ajustées comme suit pour obtenir une usinabilité améliorée à l'état brut de corroyage à chaud ou à l'état revenu, avec éventuellement un dressage, un étirage, ou une conformation à froid ou à température inférieure à 300°C après le corroyage à chaud ou après le revenu : S 0,015 a 0,090% et Te ≤ 0,015% avec S + Te = 0,020 à 0,090%
- Pour améliorer l'usinabilitë, on peut aussi utiliser une addition de Ca en teneur préférentiellement compjrise entre 0,001 et 0,004%. D'autres additions secondaires connues pour leur effet favorable sur l'usinabilitë peuvent être employées sans sortir du cadre de la présente invention.
- Des intervalles de teneurs préférentielles sont également indiqués pour d'autres impuretés, ils correspondent à un resserrage normal de ces teneurs en aciérie électrique, en vue d'une meilleure reproductibilitê de la qualité : . Ni + Cr + Mo + Cu ≤ 0,8% . Al 0,02 à 0,06% . P ≤ 0,015%
Comme le montrent plus loin les résultats d'essais, il est particulièrement important pour la resilience des produits en acier de l'invention que le corroyage à chaud, habituellement un laminage ou un forgeage, se termine en-dessous de 950°C, ou mieux en-dessous de 900°C. Compte tenu des possibilités pratiques de déformation, la fin du corroyage à chaud est ainsi effectuéje en-dessous de 950°C ou de 900°C et habituellement au-dessus de 700°C, ou éventuellement à température plus faible tout en restant au-dessus de 600°C pour les produits de plus faible section droite. Cette particularité importante du procédé de l'invention, est caractérisée par une condition portant sur le rapport de réduction de section "S" étant la section droite avant le début du corroyage en-dessous de 950°C et "s" étant la section droite obtenue en fin de corroyage. Dans le cas d'un changement de forme important de la section droite sans variation importante de la surface de cette section droite, par exemple dans le cas d'un aplatissement ou d'une ovalisation, il sera sans doute plus correct d'appliquer les conditions ci-dessous au rapport des épaisseurs.
Dans le cas des transformations courantes par forgeage ou par laminage à chaud, dans lesquelles les réductions de section ont un rôle primordial, les conditions pratiques suivantes doivent être de préférence respectées :
- grosses barres de diamètre ou épaisseur en fin de corroyage à chaud de 80 à 210 mm environ : rapport de réduction de section par corroyage entre 950 et 700°C supérieur à 1,2 et typiqueme nt compris entre 1,2 et 2,5 ;
- barres de diamètre ou épaisseur en fin de corroyage à chaud allant de 20 à 80 mm environ : rapport de réduction de section par corroyage entre 950 et 700°C supérieur à 1,5 et typiquement compris entre 1,5 et 3,5 ; - barres ou fils machine de diamètre ou épaisseur en fin de corroyage à chaud allant de 4 à 50 mm environ : rapport de réduction de section " " par corroyage entre 950°C et 600°C supérieur à 2 et typi quement compris entre 2 et 5. Les intervalles typiques indiqués ci-dessous pour correspondent aux corroyages en-dessous de 950°C pratiquables avec les moyens connus, ces corroyages permettent l'obtention- optimale des résultats de l'invention.
Ainsi, on obtient avec une teneur en C de l'ordre de 0,1% une resilience à la température ambiante typiquement comprise entre 70 et 120 J/cm2 en même temps que des caractéristiques mécaniques R et E élevées, suivant le réglage du laminage ou du forgeage à chaud. Un traitement de revenu de 2 à 8 h à température entre 400 et 650°C est utilisé pour modifier les propriétés. Un tel traitement :
- abaisse R,
- augmente E lorsque sa température ne dépasse pas une température limite comprise entre 450 et 550°C, température dépendant de la composition et des conditions de corroyage,
- augmente l'allongement A% et améliore donc la ductilité,
- abaisse la resilience des barres à 4% Mn selon l''invention à partir d'une température de revenu de 450 à 500°C environ, mais l'accroît pour des températures de revenu plus élevées, - améliore l'usinabilitë.
En pratique, un temps de 3h à 5h à température est préféré pour ce traitement de revenu.
Un revenu peut être ainsi employé pour diverses utilisations impliquant notamment des usinages, des soudages et/ou des conformations à froid ou à tiède, à température habituellement inférieure à 300°C. Un cas particulier est la fabrication de boulons, vis ou écrous par frappe à froid ou à tiède ou par matriçage, à partir de barres ou de fil machine de diamètre compris entre 4 et 50 mm, ou bien sur ces mêmes barres ou fil machine étirés ou tréfilés, de diamètre alors compris entre 3,3 et 50 mm.
L'insensibilité relative des caractéristiques (R, E et resilience) aux conditions de refroidissement, favorable à la soudabilité, ainsi que les autres particularités du procédé et du produit de l'invention vont être illustrées et commentées au moyen de l'exposé des principaux résultats d'essais. EXPOSE DES PRINCIPAUX RESULTATS D'ESSAIS
La figure 1 représente les variations de la charge de rupture "R" et de la limite élastique à 0,2% "E" en fonction de la température de forgeage final, pour des aciers selon l'invention et pour des aciers de référence sans B.
La figure 2 représente les variations de la resilience KCU à 20°C en fonction de la température de forgeage final, pour les mêmes aciers.
Les analyses des coulées d'essai sont présentées dans 3 tableaux :
- Tableau I : coulées élaborées dans un four HF de laboratoire au (Mn + Nb) et au (Mn + Nb + B)
- Tableau II : coulées au four HF de laboratoire au (Mn + Nb+ B) et au (Mn + Nb + Ti), avec un témoin au Cr-Mo
- Tableau III : coulée industrielle avec variantes analytiques concernant S et Te.
Les barres Ou fil machine de diamètre compris entre 4 et 50 mm peuvent être dressés ou étirés (allongement compris entre 3 et 20%) ou bien tréfilés (allongement total pouvant atteindre 200%) , à froid ou à tiède, de préférence après revenu.
1ère série d'essais Ces essais concernent l'influence de B et l'influence de la température de fin de corroyage à chaud.
Les lingotins provenant des coulées du Tableau I ont été dans tous les cas (pour cette série d'essais et pour les deux séries suivantes) dégrossis en carrés de 40 x 40 mm. Puis les lingotins ont été portés à 1150°C pendant 30 mn et refroidis naturellement jusqu'à la température de forgeage (Tf) , et ont subi alors un forgeage rapide jusqu'au carré de 25 x 25 mm et ont été refroidis soit sous vermiculite, soit à l'eau. La loi (temps, température de refroidissement sous vermiculite) d'un carré de 25 mm en acier correspond sensiblement à celle d'une barre de diamètre 150 mm à l'air.
La première série d'essais utilise les lingotins correspondant aux
6 coulées de la partie supérieure du Tableau I.
Les caractéristiques mécaniques mesurées à l'état brut de forgeage sont présentées dans le Tableau IV ci-après.
Les résultats (R,E) sont repris dans la figure 1 et les résiliences moyennes observées dans chaque cas sont reprises dans la figure 2. En ce qui concerne ces caractéristiques mécaniques, ces 6 coulées à 0,1%C - 4%Mn et 0,1%Nb environ sont à peu près comparables par leur analyse, à l'exception des seules variantes concernant la présence ou non de B et l'ajustement de la teneur en Si au niveau 0,9 à 1% pour les deux coulées "19" et "24". L'influence propre de la teneur en B n'apparaît pas sensible lorsque la température du corroyage final, ici un forgeage, se situe au-dessus de 950 à 1000°C, qu'il s'agisse de E et R ou de la resilience KCU. Lorsque la température du corroyage final s'abaisse jusqu'à 950 à 880°C (coulées "19", "89" et "24") avec dans tous les cas refroidissement sous vermiculite qui correspond sensiblement au refroidissement à l'air d'une grosse barre (0 150 mm), on voit que, pour les nuances avec B comme pour les nuances sans B, les caractéristiques E et R augmentent progressivement de 100 à 200 MPa.
Quant à la resilience KCU à 20°C, elle s'améliore également dans les deux cas, mais de façon beaucoup plus importante pour les nuances au B (coulées "89" et "24"). Pour ces coulées on passe ainsi du niveau "50 J/cm2" pour 1000°C, au lieu de "22-24 J/cm2" pour la coulée "88" sans B, à un niveau de résilience de 100 à 125 J/cm2 pour les températures de corroyage final comprises entre 920 et 880°C. Le refroidissement à l'eau (forgeages à 890°C) améliore sensiblement E et un peu R, sans diminuer la resilience, ceci pour les deux coulées "19" sans B et "24" avec B. L'influence éventuelle du "fort Si", avec peut-être un accroissement de E et de R et une baisse limitée de la resilience (comparaison des coulées "89" et "24" pour des forgeages à 900°C d'une part et à 920 et 880°C d'autre part), ne paraît pas gênante et on retire de ces essais l'enseignement qu'on peut limiter la teneur en Si de l'acier de l'invention à 1,0% et de préférence à 0,9%.
2ëme série d'essais Cette série d'essais concerne l'influence de variations analytiques sur Mn, C, Si, V, cette dernière étant testée sur la nuance de comparaison sans B (coulée "18").
Les 5 coulées du bas du Tableau I ont été utilisées ainsi que les 3 coulées "19" "89" et "24" déjà utilisées dans la 1ère série d'essais. La méthode de transformation à chaud est la même que dans la 1ère série d'essais, la température de forgeage- rapide ou corroyage final à chaud est de 880 à 900°C, les refroidissements sont faits sous vermiculite. Ces essais dont les résultats apparaissent dans le tableau V sont pour une part une confirmation de la 1ère série d'essais.
La variation de la teneur en Si de 0,24% (coulée "26") à 0,87% (coulée "24") ne semble pas ici affecter de façon importante les caractéristiques mécaniques. La teneur en C faible (0,062% coulée "25") donne dans ces conditions de corroyage à chaud des caractéristiques "E" et "R" plus faibles, mais encore d'un bon niveau, et la resilience est améliorée. Enfin, l'abaissement de la teneur en Mn à 3,5% et à 3% entraîne un abaissement progressif des caractéristiques E, R et KCU surtout sensible pour E et la resilience KCU : celle-ci pour 3% Mn est comparable à celle obtenue avec un acier à 4% Mn sans B. (coulée "19").
L'addition de V, qui ii'a pas d'interférence avec l'addition de B et est testée dans la coulée "18" avec 4% Mn sans B, n'a pas d'effet sensible dans cet état brut de corroyage à chaud.
3ème série d'essais
Cette troisième série d'essais concerne l'influence d'un traitement thermique de revenu sur les caractéristiques mécaniques des produits bruts de corroyage à chaud.
Les barres de section droite 25 x 25 mm refroidies sous vermiculite après le forgeage final à chaud, barres obtenues dans les deux séries d'essais précédentes, y sont soumises à des revenus de durée 4 heures. Les températures de revenu et les caractéristiques mécaniques obtenues sont portées dans le tableau VI. L'influence du revenu est déterminée par comparaison entre les caractéristiques après revenu (tableau VI) et celles avant revenu (tableau IV ou tableau V) , pour chaque coulée et pour la même température finale de forgeage (T.). La température du revenu (T ) varie de 500 à 650°C pour 2 lots forgés à 1000°C (coulées "88" et "89"), et est de 450°C et de 500°C pour les autres lots qui sont forgés à 880°C ou 900°C. L'étude de ces résultats montre que, pour les coulées à 4% Mn sans B et pour les coulées avec B :
- la limite élastique E est améliorée, surtout pour la température de revenu la plus faible testée c'est-à-dire 450°C ; l'amélioration est particulièrement importante dans le cas de l'addition de 0,1% V (coulée "18") ;
- la charge de rupture R est abaissée dans tous les cas, elle diminue quand la température de revenu augmente ;
- l'allongement augmente de 10-11% à 15-16%, sauf pour les teneurs les plus faibles en Mn : coulées "36" et "37" auxquelles correspondent un meilleur allongement à l'état brut de forgeage, cet allongement est alors faiblement amélioré par le revenu à 450 ou 500°C ;
- la resilience est souvent peu modifiée par le revenu à 450°C et abaissée par le revenu à 500°C : c'est le cas des coulées à 4%Mn "19", "18", "26" et "25". La coulée "24" (4% Mn + B fort Si) donne une resilience abaissée dès le revenu à 450°C. Les barres de la coulée "37" à 3% Mn + B ont leur resilience fortement améliorée par le revenu à 450-500°C : elles passent d'une resilience moyenne de l'ordre de 70 J/cm2 à l'état brut de forgeage (tableau V) à une resilience de l'ordre de 110-120 J/cm2 après revenu à 450 ou 500°C (tableau VI). La coulée "36" à 3,5% Mn +B a un comportement intermédiaire : la resilience moyenne des barres obtenues passe de 80-
85 J/cm2 à l'état brut de forgeage à environ 90 J/cm2 après revenu à 450°C ou à 500°C. Enfin les barres des coulées "88" et "89" forgées à 1000°C et ayant une resilience faible à l'état brut de forgeage ont leur resilience améliorée dès la température de revenu de 500°C, cela surtout pour les barres de la coulée "88" sans B qui ont une resilience particulièrement faible à l'état brut de forgeage. Mais la resilience de ces barres "88" et "89" n'est fortement améliorëe qu'après le revenu à 650°C, et on a alors des caractéristiques mécaniques (E,R) trop faibles vis-à-vis du besoin étudié (cas des barres prétraitées) .
D'après tous ces résultats, seules les barres ayant les caractéristiques mécaniques les plus élevées à l'état b'rut de corroyage à chaudbarres à 4% Mn ayant subi un forgeage final nettement en-dessous de 950°C (à 880°C)- ont leur resilience abaissée par le revenu à 500°C, le compromis (E,R,KCU) obtenu alors pour des barres telles que "24" et "26" pouvant être intéressant pour certaines applications : E particulièrement élevé, resilience supérieure à 70 J/cm2.
Ces essais de revenu confirment l'importance de la conduite du corroyage à chaud, avec un corroyage final suffisant en-dessous de 950°C et mieux en-dessous de 900°C, pour obtenir des caractéristiques mécaniques élevées, aussi bien à l'état revenu qu'à l'état brut de corroyage à chaud.
Les résultats du tableau VI suggèrent que des revenus entre 450 et 650°C environ peuvent être intéressants en préalable à un étirage à froid ou à tiède ou à une conformation à froid ou à tiède (par exemple entre 100 et 300°C) . Ces corroyages à froid ou à tiède permettent alors de rehausser E et R.
L'ensemble des résultats montre aussi qu'une température plus faible que 450°C, au minimum 400°C, peut dans certains cas être préférable pour le revenu. De façon typique, pour les coulées selon l'invention laminées ou forgées en final en-dessous de 950°C et ayant une teneur en Mn supérieure à 3,6 %, teneur de préférence comprise entre 3,6 et 4,3%, l'intervalle de températures de revenu 400-475°C est spécialement intéressant pour améliorer la limite élastique et l'allongement sans trop diminuer la charge de rupture et la resilience, tandis que l'intervalle 475-600°C est spécialement intéressant lorsqu'on fait après le revenu une déformation ou une conformation à froid.
4ème série d'essais
Ces essais portent sur le remplacement éventuel du bore par le titane. L'effet surprenant du B sur la resilience de l'acier étudié étant probablement dû à son action sur l'azote, il était intéressant d'étudier si le titane, agent dénitrurant, avait aussi un effet.
Les coulées de laboratoire réalisées (tableau II) sont de 3 sortes : des coulées à 4% Mn + B, des coulées à 4% Mn avec additions de Ti échelonnées, et une coulée de comparaison du type "35CD4" (norme AFNOR NF A35-557) .
Les lingotins des coulées à 4% Mn ont d'abord été transformés en barres carrées de section droite 50 x 50 mm par forgeage à 1000°C, puis refroidis à l'air. Ils ont ensuite subi un forgeage contrôlé selon les étapes suivantes : chauffage à 1150°C, début et fin de forgeage à 900°C, le forgeage de chaque lingotin durant 90 s environ et la section droite obtenue étant un carré de 25 x 25 mm (le rapport défini précédemment est alors de 4), puis refroidissement sous verjiiculite à partir de 750°C environ. La caracterisation mécanique (tableau VII) a été faite à l'état brut de forgeage. Le lingotin de la coulée n°18 de comparaison (AFNOR "35CD4 ou encore AISI 4137) a été forgé en carré de 25x25 mm à 1100°C et refroidi à l'air, puis a subi le traitement thermique classique suivant : austénitisation 30 mn à 850°C trempe huile revenu 4 h à 575°C les caractéristiques mécaniques portées dans le tableau VII correspondent à l'état trempé-revenu ainsi obtenu.
L'examen du tableau VII et du tableau II conduit aux conclusions suivantes :
- l'addition de Ti a un effet optimal sur la resilience pour 0,03% Ti, mais cet effet est nettement plus faible aux niveaux de 0,05% et de 0,015% Ti, et par ailleurs les caractéristiques R et E obtenues wsont plus faibles que dans le cas de l'addition de B (coulées "100" et "101")
- le réglage de la teneur en Ti pour obtenir l'effet recherché paraît donc difficile, et l'addition de B est préférable à l'addition de Ti pour l'application industrielle.
Ces résultats tendent à conforter ici l'hpothèse d'une action dénitrurante de Ti ou tout au moins d'une action semblable à celle de B, il est intéressant en pratique d'associer B et Ti en évitant les teneurs en Ti supérieures à 0,030% et en maintenant un minimum de teneur en B de 0,010%, avec la condition déjà indiquée plus haut :
- les coulées au "Mn+B" n°100 et 101 se comparent favorablement, dans leur état brut de forgeage, avec le témoin "35CD4"n°018 dans l'état trempé-revenu, en ce qui concerne les;*caractéristiques mécaniques à la température ambiante. Par contre, leur resilience à -50°C est un peu moins bonne. On a vérifié que cette resilience à -50°C était toutefois meilleure que celle d'un acier "42CD4" à 0,46%C trempê-revenu.
5ëme série d'essais
Elle porte sur les conditions de corroyage à chaud de grosses barres issues d'une coulée industrielle, et d'autre part sur l'amélioration de l'usinabilitë par adjonction de S et/ou de Te.
Dans une même coulée industrielle, on a fait 3 variantes analytiques (tableau III) . Les lingots obtenus ont été transformés par laminage à chaud en barres de diamètre 170 mm et de diamètre 105 mm. Les caractérisâtions mécaniques ont été faites à l'état brut de laminage puis après revenu 4h à 525°C, et des essais d'usinage ont été effectués dans ces deux états. Seules les analyses des portions de lingots ainsi caractérisées sont portées dans le tableau III. II y a en outre dans chacune des 3 variantes du calcium en teneur comprise entre 0,002 et 0,003%.
Les caractéristiques mécaniques et les résultats d'essais d'usinage figurent dans les tableaux VIII, IX et X.
Dans les 3 premières séries d'essais faites à partir des coulées de laboratoire du tableau I, on a constaté l'influence importante du corroyage final effectué en-dessous de 950°C, en l'occurrence un forgeage rapide exécuté à des températures initiales comprises selon les cas entre 950 et 880°C, le rapport de réduction de section endessous de 950°C étant alors toujours égal à 402/252 = 2,56.
Dans les essais présents, concernant des grosses barres, les conditions de corroyage à chaud sont fortement différentes :
- barres de ∅ 170 mm ("2P" et "9P") : chauffage à 1200°C et dégrossissage au blooming, finissant sur produit de section 191x200 mm ; puis laminage en cage à billettes, avec début à 1020°C, engagement du pré-ovale 150x200 mm à 910°C, engagement rond à 835°C et fin de laminage à 800°C environ ; le rapport sur cette grosse section est au moins égal au rapport entre la section ovale 150x200 mm et la section circulaire ∅ 170 mm, c'est-à-dire au moins égal à environ 1,24.
- barres de ∅ 105 mm ("1P" et "19P") : chauffage à 1200°C et dégrossissage au blooming, finissant sur produit de 160x164 mm, puis laminage débutant à 930-960°C, avec engagement du pré-ovale 120x160 mm à 920°C, engagement rond à 820°C environ, et fin du laminage vers 800°C ; le rapport est ici au moins égal au rapport entre la section ovale 120 x 160 mm et la section circulaire 0105 mm, et au plus égale au rapport entre la section 160 x 164 mm et cette même section circulaire 0 105 mm, ce rapport est donc compris entre 2,2 et 3.
Dans les deux cas, les barres ont été refroidies à l'air. Les caractéristiques mécaniques à l'état brut de laminage à chaud figurent dans le tableau VIII et les caractéristiques à l'état revenu 4h à 525°C figurent dans le tableau IX. On observe que les barres ∅ 105 mm sans addition de S ni de Te ont des caractéristiques d'un très bon niveau, avec une resilience à 20°C de 100-110 J/cm2. Les barres ∅ 170 mm sans doute moins corroyées en-dessous de 950°C ont une resilience plus faible du niveau de 70 J/cm2. La dureté est homogène dans la section des produits d'après les déterminations faites sur ∅ 170 mm à l'état revenu (tableau IX). Par contre la resilience est plus faible à mi-rayon que plus près de la surface, c'est-à-dire à seulement 12,5 mm ou 25,4 mm de cette surface.
La température de 525°C est mal adaptée pour le revenu de ces barres ∅ 170 mm dans le cas où on rechercherait de bonnes rësiliences à coeur.
Les essais précédents (tableau VI) montrent comment choisir les conditions de revenu pour optimiser les propriétés.
Le tableau X regroupe les teneurs en certains éléments particulièrement importants pour l'usinabilitë (C, S, Te), les caractéristiques mécaniques, moyennes des résultats des tableaux VIII et IX (R, E, A%, Z%, KCU à +20°C) et le résultat du test d'usinage. La striction Z% lors de l'essai de traction est indiquée dans ces 3 tableaux en complément de l'allongement A%,caractest comme A% un critère intéressant de ductilité et de dêformabilitë.
Le tableau IX montre que la striction reste élevée au travers de la section droite des barres ∅ 170 mm repérés (2P) et (9P) . Le tableau X montre que dans le cas des barres (9P), d'allongement et de striction relativement faibles à l'état brut de laminage, le revenu à 525°C permet d'augmenter ces caractéristiques et d'obtenir un compromis de propriétés tout à fait intéressant, compte tenu de l'amélioration de l'usinabilitë.
Essais d'usinage
Les essais d'usinage, aboutissant aux résultats "VB30_0,3" portés dans le tableau X, consistent en des essais de tournage effectués selon la norme NF A 03-655 sur des échantillons de barres écroûtées de longueur 600 mm environ, par passes successives avec interruption d'au moins 5 minutes après chaque passe, dans les conditions de coupe suivantes :
- avance 0,25 mm/tour - profondeur de passe 1,5
- plaquette carbure SNUN 12-04-08 suivant dénomination ISO, carbure du type P20 suivant classification ISO des carbures.
Le critère d'usinabilité choisi est le critère d'usure de l'outil VB30-0,3 selon la norme NF A 03-655, c'est-à-dire la vitesse de coupe conduisant à une usure en dépouille de 0,3 mm en 30 minutes.
Les résultats portés dans le tableau X montrent l'influence des additions "S+Te" sur l'usinabilitë à l'état brut de laminage : influence déjà sensible pour 0,02% S et 0,005% Te (vitesse de coupe augmentée de 17,5%), influence beaucoup plus importante pour 0,067% S et 0,009% Te (185 m/mn comparé à 132 m/mn soit +40%).
Ils montrent aussi l'influence favorable du revenu sur l'usinabilitë se traduisant par une augmentation de vitesse de coupe comprise entre +20 et +40%.
On a reporté les valeurs typiques observées avec un acier "35CD4" selon norme AFNOR NF A 35-557, avec addition de soufre (S 0,03%) pour amélioration de l'usinabilitë. Cet acier est couramment utilise sous forme de barres prétraitées à l'état trempé-revenu.
L'examen du tableau X permet de conclure que, même avec cette faible addition de S, les barres brutes de laminage selon l'invention donnent, avec une charge de rupture beaucoup plus élevée, une usinabilité aussi bonne que le "35CD4" traité. Et pour le même niveau de resilience mécanique et une teneur en "S+Te" comparable, les barres selon l'invention à l'état revenu s'usinent beaucoup mieux : c'est le cas des barres "9P" à l'état revenu à 525°C (tableau X) ou à une température un peu plus faible (450 à 500°C) de façon à avoir une charge de rupture R un peu plus élevée.
Sixième série d'essais
La sixième série d'essais concerne le laminage à chaud et le tréfilage d'un fil machine de diamètre 13 mm selon l'invention.
La couronne de fil machine (1 tonne) laminée au diamètre 13 mm provient de la portion de lingot "1P" de la coulée industrielle dont l'analyse figure dans le tableau III.
Les conditions de laminage à chaud se résument comme suit : - ler laminage à chaud en billettes de section droite 108x108 mm et refroidissement - réchauffage à 1150-1200°C et laminage à chaud avec engagement du rond de diamètre 25 mm à 920°C et fin de laminage à 800-850°C au diamètre 13 mm avec mise en spires et refroidissement à l'air. - le rapport caractérisant le corroyage en-dessous de 950°C est au moins égal à
Les caractéristiques mécaniques à l'état brut de laminage et après revenu 4 h à 470°C figurent dans le tableau XI, ainsi que les caractéristiques du fil revenu-trëfilë après des passes successives de tréfilage. Après 4 passes de trëfilage, on atteint ainsi 165% d'allongement total ou allongement cumulé, et les caractéristiques mécaniques obtenues alors sont très intéressantes car elles associent une limite élastique à 0,2% "E" supérieure à 1000 MPa et une charge de rupture supérieure à 1100 MPa à une réserve de ductilité encore importante si l'on en juge par le coefficient de striction "Z%". Ce compromis de caractéristiques mécaniques est obtenu dès 70 à 80% d'allongement total, et les essais mécaniques complétés par des mesures de dureté Vickers à mi-rayon (les duretés portées dans le tableau XI sont les moyennes de 10 mesures) montrent que la qualité obtenue est excellente. Ces résultats de tréfilage montrent la bonne aptitude à la déformation à froid de l'acier de l'invention après revenu, et permettent de conclure que des barres ou fils de cette qualité peuvent être dressés ou étirés à froid ou "à tiède" à moins de 300°C, à des diamètres couramment compris entre 3,3 et 20 mm et pouvant aller jusqu'à 50 mm. Cette aptitude à la déformation à froid après revenu permet également des conformations par frappe à froid ou à tiède, ou par matriçage à froid ou à tiède, en particulier la fabrication de boulons, vis ou êcrous de hautes caractéristiques mécaniques.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication de barres ou de fil machine en acier présentant après corroyage à chaud et refroidissement une structure bainitique et des caractéristiques mécaniques (R, E, KCU) élevées :
- charge de rupture R ≥ 1000 MPa - limite élastique à 0,2% E ≥ 600 MPa -_-rêlisience KCU à 20% ≥ 60 J/cm2 caractérisé en ce qu'on élabore un acier contenant en % en masse :
- C 0,07 à 0,13% ; Mn 3,0 à 4,5% ; Si 0,1 à 1,0% ; Nb 0,03 à 0,12% ; B et/ou Ti satisfaisant à l'une ou l'autre des deux conditions suivantes : b) Ti ≤0,010% et B = 0,0020 à 0,0080% ;
N ≤ 0,015%; Ni+Cr+Mo+Cu ≤ 1,0% ; Al≤ 0,08% ; S ≤ 0,090% ; Te≤ 0,015%; P ≤ 0,020% ; autres éléments et Fe : le solde ; et en ce que la fin du corroyage à chaud est effectuée en-dessous de 950°C.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'acier élaboré contient :
- C 0,08 à 0,11% ; Mn 3,1 à 4,3% ; Si 0,2 à 0,9% ; Nb 0,05 à 0,10% ; B 0,0030 à 0,0070% ; N 0,003 à 0,010% ; Ni + Cr + Mo + Cu≤ 0,8 % ; Al 0,02 à 0,07% ; S ≤0,090% ; Te≤0,015% ; P≤ 0,015% ; autres éléments et Fe : le solde.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'acier élaboré contient 3,1 à 3,6% Mn.
4. Procédé selon la revendication 2, dans lequel les barres en acier obtenues ont une charge de rupture R ≥ 1100 MPa, une limite élastique E ≥ 750 MPa et une resilience KCU ≥ 70J/cm2, caractérisé en ce que l'acier élaboré contient 3,6 à 4,3% Mn et S + Te ≤ 0,015%.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'acier élaboré contient S = 0,015 à 0,090% et Te ≤ 0,015% avec S+Te = 0,020 à 0,090%.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les barres obtenues ont un diamètre ou une épaisseur compris entre 80 et 210 mm, caractérisé en ce que la fin du corroyage à chaud est effectuée entre 950°C et 700°C et produit une réduction de section de rapport supérieur à 1,2, "S" étant la section droite avant le début duS corroyage en-dessous de 950°C et "s" étant la section droite obtenue à la fin duecorroyage.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les barres obtenues ont un diamètre ou une épaisseur compris entre 20 et 80 mm, caractérisé en ce que la fin du corroyage est effectuée entre 950 et 700°C et produit une réduction de section de rapport supérieur à 1,5.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les barres ou les fils machines obtenus ont un diamètre ou une épaisseur compris entre 4 et 50 mm, caractérisé en ce que la fin du corroyage à chaud est effectuée entre 950 et 600°C et produit une réduction de section de rapport supérieur à 2.
9. Procédé selon-d'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les barres ou les fils machine bruts de corroyage à chaud subissent un revenu de température comprise entre 400°C et 650°C avec un temps de maintien à température compris entre 2h et 8h.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérise en ce que les barres ou les fils machine obtenus, de diamètre ou épaisseur compris entre
4 et 50 mm sont ensuite étirés ou dressés à froid ou à tiède à température inférieure à 300°C.
11. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les barres ou les fils machine obtenus, de diamètre ou épaisseur compris entre
4 et 50 mm sont tréfilés à froid ou à tiède à température inférieure à 300°C avec un allongement total inférieur ou égal à 200%.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que les barres ou fils machine obtenus par corroyage à chaud suivi d'un revenu, avec éventuellement un étirage, un dressage ou un tréfilage avant ou après le revenu, de diamètre ou épaisseur alors compris entre 3,3 et 50 mm, sont transformés par mise en forme à froid, ou à tiède à température inférieure à 300°C en boulons,vis ou écrous.
13. Barre, fil machine ou pièce conformée en acier de structure bainitique contenant en % en masse :
- C 0,07 à 0,13% ; Mn 3,0 à 4,5% ; Si 0,1 à 1,0% ; Nb 0,03 à 0,12% ; B et/ou Ti satisfaisant à l'une ou l'autre des deux conditions suivantes : b) Ti ≤ 0,010% et B = 0,0020 à 0,0080%
N≤ 0,015% ; Ni+Cr+Mo+Cu ≤ 1,0% ; Al ≤ 0,08% ; S ≤ 0,090% ; Te ≤ 0,015% ; P ≤ 0,0020% ; autres éléments et Fe : le solde.
14. Barre, fil machine ou pièce conformée selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il a comme caractéristiques mécaniques :
- charge de rupture R ≥ 900 MPa - limite élastique E ≥ 600 MPa
- resilience à 20°C KCU ≥ 60J/cm2
15. Barre ou fil machine ou pièce conformée selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il contient en % en masse : C 0,08 à 0,11% ; Mn 3,6 à 4,3% ; Si 0,2 à 0,9% ; Nb 0,07 à 0,11% ; B 0,0030 à 0,0070 ; N 0,003 à 0,010% ; Ni+Cr+Mo+Cu ≤ 1,0% ; Al 0,02 à 0,07% ; S ≤ 0,090%; Te ≤ 0,015% ; P ≤ 0,015% ; autres éléments et Fe : le solde, et en ce qu'il a comme caractéristiques mécaniques :
- charge de rupture R ≥ 1100 MPa - limite élastique E ≥ 750 MPa
- resilience à 20°C KCU≥ 70J/cm2.
16. Barre, fil machine ou pièce conformée selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce qu'il ou. elle contient en % en masse :
S 0,015 à 0,090% et Te ≤ 0,015% avec S+Te = 0,020 à 0,090%.
17. Boulon, vis ou écrou selon l'une quelconque des revendications 12 à 15.
18. Barre, fil machine ou pièce conformée obtenus par le procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 12.
EP19850902055 1984-04-24 1985-04-24 Procede de fabrication de barres ou de fil machine en acier et produits correspondants Withdrawn EP0179832A1 (fr)

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