FR2847908A1 - Piece en acier bainitique, refroidie et revenue, et son procede de fabrication. - Google Patents

Piece en acier bainitique, refroidie et revenue, et son procede de fabrication. Download PDF

Info

Publication number
FR2847908A1
FR2847908A1 FR0215226A FR0215226A FR2847908A1 FR 2847908 A1 FR2847908 A1 FR 2847908A1 FR 0215226 A FR0215226 A FR 0215226A FR 0215226 A FR0215226 A FR 0215226A FR 2847908 A1 FR2847908 A1 FR 2847908A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
steel
content
traces
precipitation
blank
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
FR0215226A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2847908B1 (fr
Inventor
Pierre Dierickx
Gaelle Andre
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.)
Ascometal SA
Original Assignee
Ascometal 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 Ascometal SA filed Critical Ascometal SA
Priority to FR0215226A priority Critical patent/FR2847908B1/fr
Priority to DE60329064T priority patent/DE60329064D1/de
Priority to EP03292950A priority patent/EP1426452B1/fr
Priority to ES03292950T priority patent/ES2331949T3/es
Priority to AT03292950T priority patent/ATE441730T1/de
Priority to MXPA03010998A priority patent/MXPA03010998A/es
Priority to CA002452647A priority patent/CA2452647C/fr
Priority to CNB2003101247747A priority patent/CN1288270C/zh
Priority to US10/724,641 priority patent/US7354487B2/en
Priority to JP2003403104A priority patent/JP4316361B2/ja
Priority to PL363854A priority patent/PL206237B1/pl
Publication of FR2847908A1 publication Critical patent/FR2847908A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2847908B1 publication Critical patent/FR2847908B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/02Hardening articles or materials formed by forging or rolling, with no further heating beyond that required for the formation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/005Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/58Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/002Bainite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/004Dispersions; Precipitations

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce en acier, caractérisé en ce que :- on élabore et on coule un acier de composition, en pourcentages pondéraux, 0,06% ≤ C ≤ 0,25% ; 0,5% ≤ Mn ≤ 2% ; traces ≤ Si ≤ 3% ; traces ≤ Ni ≤ 4,5% ; traces ≤ Al ≤ 3% ; traces ≤ Cr ≤ 1,2% ; traces ≤ Mo ≤ 0,30% ; traces ≤ V ≤ 2% ; traces ≤ Cu ≤ 3,5% ; et respectant l'une au moins des conditions :* 0,5% ≤ Cu ≤ 3,5%* 0,5% ≤ V ≤ 2%* 2% ≤ Ni ≤ 4,5% et 1% ≤ Al ≤ 2% le reste étant du fer et des impuretés résultant de l'élaboration ;- on effectue au moins une déformation à chaud de l'acier coulé pour obtenir une ébauche de la pièce à une température de 1100 à 1300°C ;- on effectue un refroidissement contrôlé de l'ébauche de la pièce à l'air calme ou à l'air pulsé ;- et on effectue un revenu de précipitation, précédant ou suivant l'usinage de la pièce à partir de ladite ébauche.L'invention concerne également une pièce ainsi obtenue.

Description

i
L'invention concerne la métallurgie, et plus précisément le domaine des aciers destinés à la fabrication des pièces devant résister à d'importantes sollicitations. Souvent, de telles pièces sont réalisées en un acier trempé et revenu 5 ou, dans la mesure du possible, en acier forgé à structure ferrito-perlitique qui est censé offrir un meilleur compromis technico-économique, mais dont les performances mécaniques sont tout de même limitées.
Des aciers à structure ferrito-perlitique souvent employés à cet effet sont des types XC70, 45Mn5, 3OMnSiV6 et 38MnSiV5, et subissent après 10 laminage ou forgeage un simple refroidissement en ligne à l'air calme. Leur méthode de mise en oeuvre est donc relativement économique, mais leur durée de vie en présence de fortes sollicitations est limitée.
On a déjà proposé de réaliser de telles pièces en acier bainitique à partir d'une nuance de type 25MnSiCrVBS, le refroidissement après forgeage ou 15 laminage ayant lieu à l'air. Les performances de tenue sont sensiblement améliorées par rapport aux exemples précédents, mais restent relativement limitées par rapport à ce qu'il est possible d'atteindre sur un acier trempé et revenu. Le but de l'invention est de proposer une association entre une nuance 20 d'acier et un procédé de fabrication d'une pièce, présentant des avantages économiques par rapport aux associations existantes sans que les performances métallurgiques soient altérées, voire en améliorant ces performances. La pièce ainsi fabriquée devra résister à d'importantes sollicitations en fatigue. Dans le cas des pièces forgées, ce procédé de fabrication devrait, en particulier, être 25 adaptable sur toute ligne de forgeage.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'une pièce en acier, caractérisé en ce que: - on élabore et on coule un acier de composition, en pourcentages pondéraux, 0,06% < C < 0,25% ; 0,5% < Mn < 2% ; traces < Si < 3% ; traces < Ni 30 < 4,5%; traces < AI < 3%; traces < Cr < 1,2%; traces < Mo < 0,30%; traces < V < 2% ; traces < Cu < 3,5%; et respectant l'une au moins des conditions: *0,5%<Cu<3,5% * 0,5% <V<2% *2% Ni<4,5% et 1% <AI <2% le reste étant du fer et des impuretés résultant de l'élaboration; - on effectue au moins une déformation à chaud de l'acier coulé pour obtenir une ébauche de la pièce à une température de 1100 à 1 300C; - on effectue un refroidissement contrôlé de l'ébauche de la pièce à l'air calme ou à l'air pulsé; - et on effectue un revenu de précipitation, précédant ou suivant l'usinage de la pièce à partir de ladite ébauche.
De préférence, l'acier contient de 5 à 50 ppm de B. De préférence, l'acier contient de 0,005 à 0,04% de Ti.
Si du B est présent, la teneur en Ti est de préférence égale à au moins 10 3,5 fois la teneur en N de l'acier.
De préférence, l'acier contient de 0,005 à 0,06% de Nb.
De préférence, l'acier contient de 0,005 à 0,2% de S. Dans ce cas, de préférence, l'acier contient au moins un des éléments Ca jusqu'à 0,007%, Te jusqu'à 0,03%, Se jusqu'à 0,05%, Bi jusqu'à 0,05% et Pb 15 jusqu'à 0, 1%.
Selon une variante de l'invention, la teneur en C de l'acier est comprise entre 0,06 et 0,20%.
La teneur en Mn de l'acier est alors de préférence comprise entre 0,5 et 1,5%, et la teneur en Cr est de préférence comprise entre 0,3 et 1,2%.
La teneur en Ni de l'acier peut être alors de préférence comprise entre des traces et 1%.
La teneur en Ni de l'acier peut alors également être comprise entre 2 et 4,5%, et la teneur en AI est alors comprise entre 1 et 2%.
Le revenu de précipitation est dans le cas général effectué de 25 préférence entre 425 et 6000C.
Lorsque l'acier contient 0,5 à 3,5% de Cu, le revenu de précipitation est de préférence effectué entre 425 et 5000C pendant 1 à 10h.
Lorsque l'acier contient 0,5 à 2% de V, le revenu de précipitation est effectué de préférence entre 500 et 6000C pendant plus d'1 h. Lorsque l'acier contient de 2 à 4,5% de Ni et 1 à 2% d'AI, le revenu de précipitation est effectué de préférence entre 500 et 5500C pendant plus d'1 h. Ladite déformation à chaud peut être un laminage.
Ladite déformation à chaud peut être un forgeage.
L'invention concerne également une pièce en acier obtenue par le procédé précédent.
Comme on l'aura compris, l'invention consiste en la combinaison d'une nuance d'acier et d'un procédé de traitement suivant la coulée comprenant une 5 étape de mise en forme à chaud de la pièce, un refroidissement contrôlé pouvant être effectué à l'air calme ou à l'air pulsé et un revenu de précipitation précédant ou suivant l'usinage de la pièce. La composition de l'acier choisie garantit que, quel que soit le mode de refroidissement, les résultats de tenue en fatigue des pièces fabriquées à partir de cet acier seront suffisants pour répondre aux 10 exigences des utilisateurs.
L'opération de mise en forme à chaud peut consister en un ou des laminages, ou en un laminage suivi d'un forgeage, ou en un forgeage seul.
L'essentiel est que la dernière déformation à chaud amène l'acier entre 1100 et 1300'C, et que le refroidissement contrôlé ait lieu à partir de cette température.
Les caractéristiques chimiques de l'acier et ses traitements thermiques postérieurs à la coulée visent à l'obtention d'une microstructure bainitique, et également à l'obtention de caractéristiques mécaniques optimisées. Cette microstructure bainitique doit pouvoir être obtenue à la suite d'un refroidissement à l'air calme, mais doit aussi être compatible avec un refroidissement à l'air puisé. 20 De cette façon, les pièces concernées par l'invention pourront être produites sur toute installation existante, que celle-ci permette après forgeage ou laminage un refroidissement à air pulsé, ou qu'elle ne permette qu'un refroidissement à l'air calme. Ainsi, une installation de forgeage initialement conçue pour traiter des pièces en acier à microstructure ferrito-perlitique pourra sans difficultés, et sans 25 adaptations particulières, traiter des pièces à microstructure bainitique selon l'invention. Les aciers à microstructure bainitique précédemment employés pour ces usages exigeaient un refroidissement à air pulsé, et ne pouvaient donc pas toujours être traités sur des installations de conception courante.
Selon l'invention, on commence donc par élaborer un acier dont la 30 composition sera détaillée et justifiée plus loin, puis on le coule, en lingots ou en continu suivant le format de la pièce finale, et le plus généralement on le lamine de manière à obtenir un demi-produit.
On peut ensuite effectuer une opération de forgeage du demi-produit.
La dernière déformation à chaud est effectuée à 1100-1300 C et est 35 suivie par un refroidissement contrôlé à l'air dans la chaude de laminage ou de forge, à l'air calme ou à l'air pulsé. On obtient ainsi une ébauche de la pièce.
Par le terme " ébauche ", il doit être compris que l'on désigne ici une barre, ou un demi-produit sous une autre forme, à partir duquel la pièce définitive sera obtenue par usinage, et ceci indépendamment du mode de déformation à chaud pratiqué: laminage, forgeage ou leur combinaison.
On effectue ensuite un revenu de précipitation. Celui-ci se situe soit avant, soit après l'usinage de la pièce à partir de ladite ébauche.
Les fourchettes analytiques exigées sont les suivantes pour les différents éléments chimiques devant ou pouvant être présents (tous les pourcentages sont pondéraux).
La teneur en carbone est comprise entre 0,06 et 0,250/o. Cette teneur permet de gouverner le type de microstructure obtenu. A moins de 0,06%, la microstructure obtenue ne serait pas intéressante pour les objectifs visés. Audelà de 0,25%, en combinaison avec les autres éléments, on n'obtiendrait pas une microstructure suffisamment bainitique après refroidissement à l'air calme.
La teneur en manganèse est comprise entre 0,5 et 2%. Cet élément ajouté à plus de 0,5% procure sa trempabilité au matériau, et permet d'obtenir un domaine bainitique large quel que soit le mode de refroidissement. Une teneur supérieure à 2% serait cependant susceptible de provoquer des ségrégations trop importantes.
La teneur en silicium est comprise entre des traces et 3%. Cet élément, non obligatoire à proprement parler, est avantageux en ce qu'il durcit la bainite par son passage en solution solide. De plus, au cas o du cuivre serait présent en quantité relativement importante, le silicium permet d'éviter les problèmes associés à cette présence de cuivre lors de la mise en forme à chaud. 25 Une teneur supérieure à 3% peut cependant poser des problèmes d'usinabilité du matériau.
La teneur en nickel est comprise entre des traces et 4,5%. Cet élément non obligatoire favorise la trempabilité et la stabilisation de l'austénite. Si la teneur en aluminium le permet, il peut former des précipités de NiAI très 30 durcissants, procurant au métal des caractéristiques mécaniques élevées. Au cas o du cuivre serait présent en quantité relativement importante, le nickel peut jouer le même rôle que le silicium. Au-delà de 4,5%, l'addition de nickel est inutilement coteuse au vu des objectifs métallurgiques visés.
La teneur en aluminium est comprise entre des traces et 3%. Cet 35 élément non obligatoire est un désoxydant fort, et même ajouté à faible teneur, il permet de limiter la quantité d'oxygène dissous dans l'acier liquide, donc d'améliorer la propreté inclusionnaire de la pièce si on a su éviter des réoxydations trop importantes lors de la coulée. A forte teneur, comme on l'a dit, il est susceptible de former des précipités de NiAI si du nickel est présent en grande quantité. Il n'est pas utile que la teneur en aluminium dépasse 3%.
La teneur en chrome, élément non obligatoire, est comprise entre des 5 traces et 1,2%. Comme le manganèse, le chrome contribue à l'amélioration de la trempabilité. Son addition devient inutilement coteuse au-delà de 1,2%.
La teneur en molybdène est comprise entre des traces et 0,30%. Cet élément, non obligatoire, empêche la formation de ferrite à gros grains et permet d'obtenir plus assurément la structure bainitique. Son addition est inutilement 10 coteuse au-delà de 0,30%.
La teneur en vanadium est comprise entre des traces et 2%. Cet élément, non obligatoire, sert à durcir la bainite par son passage en solution solide. A forte teneur, il permet également d'obtenir un durcissement par précipitation de carbures et/ou de carbonitrures. Son addition est inutilement 15 coteuse au-delà de 2%.
La teneur en cuivre est comprise entre des traces et 3,5%. Cet élément, non obligatoire, peut améliorer l'usinabilité et, en précipitant, provoquer un durcissement secondaire du matériau. Mais au-delà de 3,5% il rend la mise en forme à chaud de la pièce problématique. Comme on l'a dit, il est conseillé de lui 20 associer une teneur en nickel ou en silicium significative pour minimiser les problèmes de mise en forme à chaud. Audelà de 3,5% son addition est de toute façon inutilement coteuse.
Par ailleurs, il faut que l'une au moins des trois conditions suivantes soit respectée: - une teneur en cuivre comprise entre 0,5 et 3,5% - une teneur en vanadium comprise entre 0,5 et 2% - une teneur en nickel comprise entre 2 et 4,5% et une teneur en aluminium comprise entre 1 et 2%.
Les éléments que l'on vient de citer sont ceux dont le rôle 30 métallurgique est ou peut être le plus important pour l'invention, mais d'autres éléments que l'on va citer peuvent aussi être optionnellement présents pour améliorer certaines propriétés de l'acier.
La teneur en bore peut être comprise entre 5 et 50ppm. Il peut améliorer la trempabilité, mais doit être en solution solide pour être efficace. 35 Autrement dit, on doit éviter que tout le bore ou presque ne se retrouve sous la forme de nitrures ou carbonitrures de bore. A cet effet, il est conseillé d'associer à l'addition de bore une addition de titane, de préférence dans une proportion telle que 3,5 x N% Ti%. A cette dernière condition, on peut capter tout l'azote dissous et éviter la formation de nitrures ou de carbonitrures de bore. La teneur minimale en titane, à cet effet, est de 0,005%, pour les teneurs en azote les plus basses usuellement rencontrées. Il est cependant conseillé de ne pas dépasser 5 une teneur en titane de 0,04%, sinon on obtient des nitrures de titane de taille trop élevée.
Le titane a également pour fonction de limiter le grossissement du grain austénitique à haute température, et peut, pour cela, être ajouté indépendamment du bore, à une teneur comprise entre 0,005 et 0,04%.
Du niobium peut également être ajouté, à des teneurs comprises entre 0, 005 et 0,06%. Lui aussi peut précipiter sous forme de carbonitrures dans l'austénite, et peut ainsi apporter un durcissement du matériau.
Enfin, de manière classique, on peut améliorer l'usinabilité du matériau par une addition de soufre (de 0,005% à 0,2%), à laquelle on peut aussi associer 15 une addition de calcium (jusqu'à 0,007%), et/ou de tellure (jusqu'à 0,03%) et/ou de sélénium (usqu'à 0,05%), et/ou de bismuth (jusqu'à 0,05%) et/ou de plomb jusqu'à 0,1%).
Une fois obtenu après laminage le demi-produit ayant la composition précédemment citée, on procède ou non à un forgeage de l'ébauche de la pièce20 selon les procédés habituels. On la chauffe jusqu'à 1100-1300'C, puis on exécute les déformations donnant naissance à l'ébauche de pièce.
En l'absence de forgeage, le laminage doit se terminer à une température de 1100-1300'C.
Puis immédiatement après le laminage, ou après le forgeage si cette 25 opération a été effectuée, on effectue un refroidissement contrôlé de la pièce, soit à l'air calme, soit à l'air puisé. De manière générale, on impose à la pièce un refroidissement à une vitesse inférieure ou égale à 30C/s entre 600 et 3000C.
Selon l'invention, et ce avant ou après l'usinage de la pièce qui lui confère ses dimensions définitives, on procède à un durcissement par 30 précipitation au moyen d'un revenu; pour cela trois options sont possibles, et peuvent d'ailleurs être combinées: - la précipitation de cuivre, si la teneur en cuivre est comprise entre 0,5 et 3,5%; - la précipitation de vanadium si sa teneur est comprise entre 0,5 et 35 2%; la précipitation de NiAI si la teneur en nickel est comprise entre 2 et 4, 5% et la teneur en aluminium comprise entre 1 et 2%.
De manière générale, le revenu de précipitation est effectué de préférence entre 425 et 6000C. Mais la température du revenu et sa durée sont optimalement à adapter aux caractéristiques visées. A titre d'exemple, la précipitation du cuivre est obtenue de préférence par un traitement à 425-500OC 5 pendant 1 à 10h. La précipitation de vanadium est de préférence obtenue par un traitement à 500-600C pendant plus d'1h. La précipitation de NiAI est de préférence obtenue par un traitement à 500-550'C pendant plus d'l h. Ce revenu peut être effectué: - soit après l'usinage de façon à avoir un métal pas trop dur pendant 10 l'usinage; soit après le refroidissement contrôlé à l'air et avant l'usinage; on réalise alors l'usinage sur une pièce à hautes caractéristiques mécaniques, ce qui le rend particulièrement précis.
Grâce à ce revenu, on peut obtenir des caractéristiques mécaniques 15 élevées pour le produit obtenu. Typiquement, la résistance à la traction Rm va de 1000 à 1300 MPa et la limite d'élasticité Re est de l'ordre de 900 MPa ou davantage. Optimalement, on limite la teneur en carbone à 0,060,2%, de manière à obtenir une bainite de dureté limitée à 300-330 Hv3O-. Optimalement, la teneur 20 en manganèse doit être comprise entre 0,5 et 1, 5%, la teneur en chrome entre 0,3 et 1,2%, et la teneur en nickel peut soit aller jusqu'à 1 % si on ne vise qu'une bonne trempabilité, soit aller de 2 à 4% si on recherche une précipitation de NiAI comme on l'a vu. Dans ce dernier cas, la teneur en aluminium est comprise entre 1 et 2%.
Pour ces aciers, les caractéristiques de traction (limite d'élasticité, résistance) du produit obtenu après laminage ou forgeage et refroidissement à l'air contrôlé ne sont pas particulièrement élevées: typiquement la résistance à la traction Rm est de l'ordre de 750-1050 MPa et la limite d'élasticité Re de l'ordre de 500 à 75OMPa. Mais ces aciers présentent une bonne usinabilité.
A titre d'exemples de mise en oeuvre de l'invention et d'exemple comparatif, on peut citer les essais suivants, Exemple 1 (invention) Cet exemple est représentatif de la variante de l'invention pour laquelle on peut utiliser une teneur en carbone relativement basse, et o on 35 réalise le durcissement par précipitation grâce à une addition de cuivre.
La composition de l'acier est la suivante, exprimée en 10-3% pondéraux: C Mn Si S P Ni Cu Cr Mo AI Ti B N 1500 300 85 10 1500 2500 280 50 25 - - 6 Après forgeage à chaud à une température de 1250-1200 C et refroidissement à l'air calme (vitesse de refroidissement moyenne de 1 C/s entre 5 700 et 300 C) une microstructure bainitique est obtenue avec une dureté modérée de 265Hv30, procurant une résistance inférieure à 900 MPa. Avec ce niveau de caractéristiques mécaniques, I'usinabilité ne pose pas de problèmes.
Ensuite, un revenu à 450 C, avec une durée de maintien d'une heure, permet d'augmenter les caractéristiques de résistance pour atteindre plus de 340Hv30 10 de dureté, procurapt une résistance de 1100MPa.
Exemple 2 (invention) Cet exemple est représentatif de la variante de l'invention pour laquelle on peut utiliser une teneur en carbone relativement basse, et o on 15 réalise le durcissement par précipitation grâce à une addition de vanadium.
La composition de l'acier est la suivante, exprimée en 10-3% pondéraux: C Mn Si S P Ni Cu Cr Mo AI Ti V 1230 250 80 20 150 200 205 50 30 - 820 Après forgeage à chaud à une température de 1250-1200 C et refroidissement à l'air calme (en moyenne l C/s entre 700 et 300 C) d'une pièce de forge de diamètre équivalent à 15mm, une microstructure majoritairement bainitique est obtenue avec déjà une dureté importante de 300-320Hv30, 25 procurant une résistance de 1000MPa environ, qui est actuellement la limite haute permettant encore une usinabilité correcte sur des moyens d'usinage classiques. Après un revenu de 2h à 580 C, le durcissement par le vanadium permet d'atteindre une dureté de l'ordre de 400Hv30, correspondant à une résistance supérieure à 1200MPa.
Exemple 3 (invention) Cet exemple est représentatif de la variante de l'invention pour laquelle on peut utiliser une teneur en carbone relativement basse, et o on réalise le durcissement par précipitation grâce à des additions conjuguées de nickel et d'aluminium.
La composition de l'acier est la suivante, donnée en 10-3% pondéraux: C Mn Si S P Ni Cu Cr Mo AI Ti B N 95 1150 200 80 10 3000206 220 60 1500- 3 3 Après forgeage à chaud à une température de 1250-1200 C et refroidissement à l'air calme (vitesse de refroidissement moyenne de l C/s entre 10 700 et 300 C) une microstructure bainitique est obtenue avec une dureté modérée de 240Hv30, procurant une résistance inférieure à 800 MPa. Avec ce niveau de caractéristiques mécaniques, l'usinabilité ne pose pas de problèmes.
Ensuite, un revenu à 520 C, avec une durée de maintien de 10 heures, permet d'augmenter les caractéristiques de résistance pour atteindre plus de 370Hv30 15 de dureté, procurant une résistance de l'ordre de 1200MPa.
Exemple 4 (référence) La composition de l'acier est la suivante, donnée en 10-3% pondéraux: C Mn Si S P Ni Cu Cr Mo AI Ti V B 230 1500 700 80 11 150 150 800 70 20 25 190 3 Après forgeage à chaud à 1250 - 1200 C et refroidissement à l'air calme d'une pièce de diamètre équivalent à 25 mm, une microstructure majoritairement bainitique est obtenue avec une dureté voisine de 320 Hv30, 25 procurant une résistance de 1050Mpa environ. Un revenu d'une heure entre 300 et 450 C ne permet pas d'augmenter significativement la résistance.

Claims (18)

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'une pièce en acier, caractérisé en ce que: on élabore et on coule un acier de composition, en pourcentages pondéraux, 0,06% < C < 0,25%; 0,5% < Mn < 2%; traces < Si < 3%; traces < Ni 5 < 4, 5%; traces < AI < 3%; traces < Cr < 1,2%; traces < Mo < 0,30%; traces < V < 2%; traces < Cu < 3,5%; et respectant l'une au moins des conditions: * 0,5% < Cu < 3,5% * 0,5% <V < 2% * 2% < Ni <4,5% et 1% <AI <2% le reste étant du fer et des impuretés résultant de l'élaboration - on effectue au moins une déformation à chaud de l'acier coulé pour obtenir une ébauche de la pièce à une température de 1100 à 1300 C; - on effectue un refroidissement contrôlé de l'ébauche de la pièce à l'air calme ou à l'air pulsé; - et on effectue un revenu de précipitation, précédant ou suivant l'usinage de la pièce à partir de ladite ébauche.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'acier contient de 5 à 50 ppm de B.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'acier 20 contient de 0,005 à 0,04% de Ti.
4. Procédé selon les revendications 2 et 3 prises ensemble, caractérisé en ce que la teneur en Ti est égale à au moins 3,5 fois la teneur en N de l'acier.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que 25 I'acier contient de 0,005 à 0,06% de Nb.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'acier contient de 0,005 à 0,2% de S.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'acier contient au moins un des éléments Ca jusqu'à 0,007%, Te jusqu'à 0,03%, Se 30 jusqu'à 0,05%, Bi jusqu'à 0,05% et Pb jusqu'à 0,1%.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la teneur en C de l'acier est comprise entre 0,06 et 0,20%. IFi
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la teneur en Mn de l'acier est comprise entre 0,5 et 1,5%, et en ce que la teneur en Cr est comprise entre 0,3 et 1,2%.
10. Procédé selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que la teneur en Ni de l'acier est comprise entre des traces et 1 %.
11. Procédé selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que la teneur en Ni de l'acier est comprise entre 2 et 4,5%, et en ce que la teneur en AI est comprise entre 1 et 2%.
12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce 10 que le revenu de précipitation est effectué entre 425 et 6000C.
13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'acier contient 0,5 à 3,5% de Cu et en ce que le revenu de précipitation est effectué entre 425 et 5000C pendant 1 à 1 Oh.
14. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'acier 15 contient 0,5 à 2% de V et en ce que le revenu de précipitation est effectué entre 500 et 6000C pendant plus d'1 h.
15. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'acier contient de 2 à 4,5% de Ni et 1 à 2% d'AI et en ce que le revenu de précipitation est effectué entre 500 et 5500C pendant plus d'1 h.
16. Procédé selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que ladite déformation à chaud est un laminage.
17. Procédé selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que ladite déformation à chaud est un forgeage.
18. Pièce en acier, caractérisée en ce qu'elle a été obtenue par le 25 procédé selon l'une des revendications 1 à 17.
FR0215226A 2002-12-03 2002-12-03 Piece en acier bainitique, refroidie et revenue, et son procede de fabrication. Expired - Fee Related FR2847908B1 (fr)

Priority Applications (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0215226A FR2847908B1 (fr) 2002-12-03 2002-12-03 Piece en acier bainitique, refroidie et revenue, et son procede de fabrication.
DE60329064T DE60329064D1 (de) 2002-12-03 2003-11-27 Verfahren zur Herstellung von einem Teil aus bainitischem Stahl
EP03292950A EP1426452B1 (fr) 2002-12-03 2003-11-27 Procédé de fabrication d'une pièce en acier bainitique
ES03292950T ES2331949T3 (es) 2002-12-03 2003-11-27 Procedimiento para la fabricacion de una pieza de acero bainitico.
AT03292950T ATE441730T1 (de) 2002-12-03 2003-11-27 Verfahren zur herstellung von einem teil aus bainitischem stahl
MXPA03010998A MXPA03010998A (es) 2002-12-03 2003-11-28 Pieza de acero bainitico enfriada y recocida, y su proceso de fabricacion.
CA002452647A CA2452647C (fr) 2002-12-03 2003-12-01 Piece en acier bainitique, refroidie et revenue, et son procede de fabrication
CNB2003101247747A CN1288270C (zh) 2002-12-03 2003-12-02 一种冷却和退火的贝氏体钢零件及其制造方法
US10/724,641 US7354487B2 (en) 2002-12-03 2003-12-02 Cooled and annealed bainite steel part, and a method of manufacturing it
JP2003403104A JP4316361B2 (ja) 2002-12-03 2003-12-02 冷却しかつ焼なまししたベイナイト鋼部品及びその製造方法
PL363854A PL206237B1 (pl) 2002-12-03 2003-12-03 Sposób wytwarzania elementu stalowego oraz element stalowy wytwarzany tym sposobem

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0215226A FR2847908B1 (fr) 2002-12-03 2002-12-03 Piece en acier bainitique, refroidie et revenue, et son procede de fabrication.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2847908A1 true FR2847908A1 (fr) 2004-06-04
FR2847908B1 FR2847908B1 (fr) 2006-10-20

Family

ID=32309974

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR0215226A Expired - Fee Related FR2847908B1 (fr) 2002-12-03 2002-12-03 Piece en acier bainitique, refroidie et revenue, et son procede de fabrication.

Country Status (11)

Country Link
US (1) US7354487B2 (fr)
EP (1) EP1426452B1 (fr)
JP (1) JP4316361B2 (fr)
CN (1) CN1288270C (fr)
AT (1) ATE441730T1 (fr)
CA (1) CA2452647C (fr)
DE (1) DE60329064D1 (fr)
ES (1) ES2331949T3 (fr)
FR (1) FR2847908B1 (fr)
MX (1) MXPA03010998A (fr)
PL (1) PL206237B1 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3378957A1 (fr) * 2017-03-23 2018-09-26 Ascometal France Holding SAS Acier, procédé pour la fabrication de pièces mécaniques en cet acier, et pièces ainsi fabriquées

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7381642B2 (en) 2004-09-23 2008-06-03 Megica Corporation Top layers of metal for integrated circuits
JP4582177B2 (ja) * 2008-03-31 2010-11-17 パナソニック電工株式会社 電動工具
CN103074549B (zh) * 2012-12-01 2015-02-25 滁州恒昌机械制造有限公司 挖掘机斗齿用低碳多元合金钢及其生产工艺
CN105164296A (zh) * 2013-10-02 2015-12-16 新日铁住金株式会社 时效硬化性钢
US10745772B2 (en) * 2014-03-05 2020-08-18 Daido Steel Co., Ltd. Age hardening non-heat treated bainitic steel
CN105543686A (zh) * 2015-12-28 2016-05-04 常熟市明瑞针纺织有限公司 基于Pro/E的经编机凸轮轮廓曲线生成方法
CN105710264A (zh) * 2016-03-20 2016-06-29 电子科技大学中山学院 采用附加强制冷却的锥形板镦粗法锻制锻件的工艺
CN105886919A (zh) * 2016-06-13 2016-08-24 苏州双金实业有限公司 一种具有防腐蚀性能的钢
CN106011635A (zh) * 2016-08-03 2016-10-12 苏州市虎丘区浒墅关弹簧厂 一种耐冲击抗压型弹簧材料
CN110684928B (zh) * 2019-10-31 2020-10-23 上海交通大学 一种低温用高强高韧厚板结构钢及其热处理方法
CN112501518B (zh) * 2020-12-01 2022-04-01 青岛科技大学 一种贝氏体钢及其制备方法与用途

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0775756A1 (fr) * 1995-11-27 1997-05-28 ASCOMETAL (Société anonyme) Acier pour la fabrication d'une pièce forgée ayant une structure bainitique et procédé de fabrication d'une pièce
JPH10102184A (ja) * 1996-09-26 1998-04-21 Sumitomo Metal Ind Ltd 高強度ラインパイプ電縫鋼管用熱延鋼板
FR2774098A1 (fr) * 1998-01-28 1999-07-30 Ascometal Sa Acier et procede pour la fabrication de pieces de mecanique secables
EP1072689A1 (fr) * 1999-07-30 2001-01-31 Usinor Procédé de fabrication de bandes minces en acier de type "TRIP" , et bandes minces ainsi obtenues
EP1143019A1 (fr) * 1999-09-29 2001-10-10 Nkk Corporation Tole d'acier et son procede de fabrication
EP1143022A1 (fr) * 1999-09-16 2001-10-10 Nkk Corporation Plaque fine d'acier a resistance elevee et procede de production correspondant
US6306527B1 (en) * 1999-11-19 2001-10-23 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Hot-dip galvanized steel sheet and process for production thereof

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE28523E (en) * 1963-11-12 1975-08-19 High strength alloy steel compositions and process of producing high strength steel including hot-cold working
JP3900690B2 (ja) * 1998-06-26 2007-04-04 愛知製鋼株式会社 時効硬化型高強度ベイナイト鋼およびその製造方法
JP2001152246A (ja) * 1999-11-22 2001-06-05 Sanyo Special Steel Co Ltd 靭性、鏡面性および被削性に優れたプラスチック成形金型用鋼の製造方法
US6558483B2 (en) * 2000-06-12 2003-05-06 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Cu precipitation strengthened steel

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0775756A1 (fr) * 1995-11-27 1997-05-28 ASCOMETAL (Société anonyme) Acier pour la fabrication d'une pièce forgée ayant une structure bainitique et procédé de fabrication d'une pièce
US5762725A (en) * 1995-11-27 1998-06-09 Ascometal Steel for the manufacture of forging having a bainitic structure and process for manufacturing a forging
JPH10102184A (ja) * 1996-09-26 1998-04-21 Sumitomo Metal Ind Ltd 高強度ラインパイプ電縫鋼管用熱延鋼板
FR2774098A1 (fr) * 1998-01-28 1999-07-30 Ascometal Sa Acier et procede pour la fabrication de pieces de mecanique secables
EP1072689A1 (fr) * 1999-07-30 2001-01-31 Usinor Procédé de fabrication de bandes minces en acier de type "TRIP" , et bandes minces ainsi obtenues
EP1143022A1 (fr) * 1999-09-16 2001-10-10 Nkk Corporation Plaque fine d'acier a resistance elevee et procede de production correspondant
EP1143019A1 (fr) * 1999-09-29 2001-10-10 Nkk Corporation Tole d'acier et son procede de fabrication
US6306527B1 (en) * 1999-11-19 2001-10-23 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Hot-dip galvanized steel sheet and process for production thereof

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE WPI Derwent World Patents Index; AN 1998-292509, XP002241702 *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1998, no. 09 31 July 1998 (1998-07-31) *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3378957A1 (fr) * 2017-03-23 2018-09-26 Ascometal France Holding SAS Acier, procédé pour la fabrication de pièces mécaniques en cet acier, et pièces ainsi fabriquées
FR3064282A1 (fr) * 2017-03-23 2018-09-28 Asco Industries Acier, procede pour la fabrication de pieces mecaniques en cet acier, et pieces ainsi fabriquees

Also Published As

Publication number Publication date
US20040108020A1 (en) 2004-06-10
PL363854A1 (en) 2004-06-14
CN1519386A (zh) 2004-08-11
JP2004190138A (ja) 2004-07-08
JP4316361B2 (ja) 2009-08-19
CN1288270C (zh) 2006-12-06
PL206237B1 (pl) 2010-07-30
ATE441730T1 (de) 2009-09-15
EP1426452A1 (fr) 2004-06-09
US7354487B2 (en) 2008-04-08
DE60329064D1 (de) 2009-10-15
MXPA03010998A (es) 2004-09-10
EP1426452B1 (fr) 2009-09-02
CA2452647C (fr) 2009-07-14
FR2847908B1 (fr) 2006-10-20
CA2452647A1 (fr) 2004-06-03
ES2331949T3 (es) 2010-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2847809C (fr) Acier lamine durcissant par precipitation apres formage a chaud et/ou trempe sous outil a tres haute resistance et ductilite et son procede de fabrication
EP1426453B1 (fr) Procédé de fabrication d&#39;une pièce forgée en acier
EP1979583B1 (fr) Procédé de fabrication d&#39;une soupape de moteur à explosion, et soupape ainsi obtenue
WO2005123975A2 (fr) Acier a haute resistance mecanique et a l&#39;usure
EP1426452B1 (fr) Procédé de fabrication d&#39;une pièce en acier bainitique
FR2742448A1 (fr) Acier pour la fabrication de pieces de mecanique secables et piece obtenue
WO2009138586A2 (fr) Acier micro-allié pour forge à chaud de pièces mécaniques à hautes caractéristiques
EP1051531B1 (fr) Acier et procede pour la fabrication de pieces de mecanique secables
EP1563110A1 (fr) Piece d&#39;acier de construction soudable et procede de fabrication
EP2134882B1 (fr) Acier micro-allié à bonne tenue à l&#39;hydrogène pour le formage à froid de pièces mécaniques à hautes caractéristiques
WO2004048630A1 (fr) Piece d&#39;acier de construction soudable et procede de fabrication
EP3274483B1 (fr) Pieces a structure bainitique a hautes proprietes de resistance et procede de fabrication
CA2444175C (fr) Acier a outils a tenacite renforcee, procede de fabrication de pieces dans cet acier et pieces obtenues
EP1587963A2 (fr) Acier lamine a chaud a tres haute resistance et procede de fabrication de bandes
EP1725689A2 (fr) Pièce mecanique de taille moyenne ou petite issue de la forge ou de la frappe
JPH09165643A (ja) 転動疲労特性に優れた軸受鋼
CA2843360C (fr) Acier pour la fabrication de pieces cementees, piece cementee realisee avec cet acier et son procede de fabrication
FR2847592A1 (fr) Acier pour deformation a froid ou a chaud, piece mecanique prete a l&#39;emploi realisable avec cet acier et son procede de fabrication
FR2777023A1 (fr) Composition d&#39;acier a outils
WO2022253912A1 (fr) Pièce en acier mise en forme à chaud et procédé de fabrication

Legal Events

Date Code Title Description
ST Notification of lapse

Effective date: 20110831